poniedziałek, 25 września, 2023
  • O redakcji
  • Regulamin
  • Ochrona danych
  • Kontakt
Opolska360
  • Strona główna
  • Aktualności
    • Opole
    • Region
    • Tylko u nas
    • Biznes
    • Nauka
    • Sport
    • Razem dla Środowiska
Brak wyników
Pokaż wszystkie wyniki
Opolska360
  • Strona główna
  • Aktualności
    • Opole
    • Region
    • Tylko u nas
    • Biznes
    • Nauka
    • Sport
    • Razem dla Środowiska
Brak wyników
Pokaż wszystkie wyniki
Opolska360
Brak wyników
Pokaż wszystkie wyniki
REKLAMA
Home Nauka

Jak zapalić Słońce na Ziemi? W zespole naukowców jest Opolanka

- Problemem jest nie tylko to, by plazmę zapalić, ale żeby ją w czymś „uwięzić”, aby nie narobiła szkód w okolicy. Aby tak się stało, musi być dostatecznie mała, a wtedy z kolei trzeba bardzo uważać, żeby nam nie zgasła. Bo to jest podstawowy problem, jeśli chodzi o to „małe słoneczko”. Trzeba je ochronić przed zewnętrzną atmosferą, inaczej błyśnie i zgaśnie - mówi dr hab. Ewa Pawelec, profesor Instytutu Fizyki Uniwersytetu Opolskiego, współpracowniczka konsorcjum EUROfusion, które zajmuje się syntezą jądrową.

Łukasz Baliński Łukasz Baliński
10 miesięcy temu
w Najważniejsze, Region
0
Słońce na Ziemi - Tokamak JET w Culham Science Center

Słońce na Ziemi - Tokamak JET w Culham Science Center

REKLAMA

Łukasz Baliński: Czym jest EUROfusion?

Dr hab. Ewa Pawelec: EUROfusion działa w ramach Euratomu czyli Europejskiej Wspólnoty Energii Atomowej. To jest grupa instytutów badawczych różnych typów, którego przedstawicielem w Polsce jest Instytut Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy w Warszawie. Ten w naszym kraju jest takim oficjalnym punktem, ale z nim współpracuje sporo różnych instytutów badawczych i uczelni, w tym również Uniwersytet Opolski.

Co to znaczy, że próbujecie zapalić Słońce na Ziemi?

– Chodzi o reakcję łączenia atomowych jąder, co jest zdecydowanie trudniejsze niż reakcja rozszczepienia. Z tego prostego powodu, że jądra atomowe mają to do siebie, że się odpychają. One są – jak my to fizycy nazywamy – „naładowane elektrycznie jednoimiennie”. Żeby się ze sobą połączyły, to trzeba je „ścisnąć”. Gwiazdy robią to w sposób bardzo naturalny, bo mają bardzo duże pole grawitacyjne, w ten sposób ściągają materię i ściskają ją z pomocą grawitacji. Na tej zasadzie właśnie działa Słońce. To jednak nie są dokładnie te reakcje, które chcemy odtworzyć na Ziemi, po prostu dlatego, że gwiazda ma dużo czasu i bardzo dużo masy. My próbujemy w warunkach laboratoryjnych na znacznie mniejszą skalę.

I na jakim etapie są te prace?

– Wiedza, że energię można uzyskać tak z rozszczepienia, jak i z atomowej syntezy, była już znana podczas II wojny światowej, kiedy to budowano pierwsze bomby jądrowe. Bomby termojądrowe detonowano już w latach 50-tych XX wieku na atolu Bikini. Wersja trwalsza, żeby to zapalić i by to działało nie na zasadzie wybuchu, ale jak ognisko, z którego będzie można brać energię w sposób ciągły, okazała się już znacznie trudniejsza. Problemem jest nie tylko to, by tę plazmę zapalić, ale żeby ją w czymś „uwięzić”, tak, by nie narobiła szkód w okolicy. Aby tak się stało, musi być dostatecznie mała, a wtedy z kolei trzeba bardzo uważać, żeby nam nie zgasła. Bo to jest podstawowy problem, jeśli chodzi o to „małe słoneczko”. Trzeba je ochronić przed zewnętrzną atmosferą, inaczej błyśnie i zgaśnie.

Można nad tym zapanować?

– W połowie poprzedniego stulecia naukowcy odkryli, że można to zrobić na dwa sposoby. Jedni stwierdzili, że będą robić „mikrobombki”, czy mikro błyski za pomocą tzw. fuzji inercyjnej (bezwładnościowej). Zwolennicy drugiej opcji usiłują sprawić, żeby to się paliło, tak, jak w pewnym sensie w Słońcu, czyli w sposób ciągły. Plazma jest gazem naładowanym, da się ją uwięzić w polu magnetycznym, jeśli weźmiemy określoną konfigurację magnesów, które da się potem dostrajać. Ponieważ były to czasy „zimnej wojny”, to prace szły niezależnie od siebie w Stanach Zjednoczonych, i Związku Sowieckim. W tym pierwszym kraju postawiono na stellaratory (urządzenia służące do wytwarzania plazmy i kontrolowania reakcji termojądrowej)). EuroFusion także zajmuje się tym teraz w Greifswaldzie blisko Szczecina, gdzie pracują naukowcy m.in. z Opola. Było to podejście na zasadzie „zróbmy to, czego plazma chce”, natomiast radzieckie podejście określiłabym jako „weźmy większy młotek”, czyli zmuśmy plazmę do reakcji, dodając coś, co ją będzie stabilizowało, czyli tzw. tokamak. Kiedy wreszcie po „zimnej wojnie” naukowcy się dogadali, okazało się, że tokamaki będą lepszym rozwiązaniem. Największym obecnie działającym takim urządzeniem na świecie jest JET, znajdujący się w Wielkiej Brytanii, przy którym również pracują ludzie z Opola, w tym i ja. Tokamaków średniej wielkości jest dużo, m.in. Chinach, Korei czy w Niemczech koło Monachium. Aktualnie w budowie jest ostatni – przynajmniej takie są założenia – reaktor testowy, przed budową demonstracyjnej elektrowni.

Czyli ciągle jeszcze maszyny badawcze, a nie maszyny, które mają działać jak elektrownia?

– Reaktor termonuklearny ITER, który powstaje w okolicach Marsylii we Francji, będzie jeszcze badawczy i ma pokazać, że to rzeczywiście wszystko działa tak, jak należy. Ma ruszyć pod koniec 2025 roku. To, czego się dowiemy z jego pracy, ma pozwolić po upływie mniej więcej 25 lat zbudować demonstracyjną elektrownię DEMO. Wiadomo już, że jesteśmy w stanie otrzymać energię z reakcji jądrowych, fuzyjnych. Tego dowiodło już kilka tokamaków podczas testów w ostatniej dekadzie XX wieku. Od tego czasu JET został mocno przebudowany. Na nim pokazano, na docelowym paliwie, że jesteśmy w stanie pozyskiwać energię i że jesteśmy w stanie zrobić to w sposób stabilny, jak na razie przez sekundy, ale ten najnowszy ma ten czas wydłużyć do minut, a potem godzin.

Dlatego ten proces jest tak trudny?

– Są spore wyzwania, jeżeli chodzi np. o materiały. Jakby nie było, utrzymujemy kawałek Słońca uwięziony w polu magnetycznym, a żebyśmy byli w stanie odebrać jego energię, to i tak musi coś z tego uciekać. Chodzi o to, żeby ściany tą ucieczkę wytrzymały, żeby ta plazma była stabilna. To wszystko będzie można wypróbować dopiero w reaktorze termonuklearnym ITER. Po prostu dlatego, że jest większy. Mamy tu paradoks, bo jeżeli zazwyczaj chcemy uzyskać energię z ogniska, to łatwiej to zrobić z małego. W przypadku syntezy termojądrowej sytuacja jest odwrotna. Tu im większe jest „ognisko”, tym łatwiej.

Największym wyzwaniem tego „zapalenia Słońca na Ziemi” jest to, by ono „nie zgasło”?

– Głównie tak, ale też, żeby się paliło stabilnie i nadawało się do elektrowni. Jednocześnie nie chcemy, żeby nam w tej elektrowni coś wybuchało. Tę reakcję dobrze „wycyrklować”.

Czyli?

– Jak najlepiej ustawić pole magnetyczne, by jednocześnie plazma nie uciekła i oddawała na zewnątrz tyle energii, żebyśmy mogli ją potem wykorzystywać w elektrowni. Musimy znaleźć odpowiedź, jak najlepiej wymieszać ze sobą te produkty, które będziemy spalać, czyli izotopy wodoru: deuter i tryt. Czy najlepiej dobrać 50 na 50, czy w innych proporcjach. Musimy też odebrać uwalniający się w tym procesie hel. Musi być w takim natężeniu, by nam nie zadusił tego „płomyczka”.

W Polsce da się przeprowadzić tego typu badania?

– Tak, bo te skomplikowane wyliczenia wykonuje się w dużej części zdalnie. Pomiary podstawowych stałych atomowych, pomiary kształtów linii na podstawie dziesiątków danych, to są wszystko rzeczy, które dzieją się m. in. w Opolu, a które są potem wykorzystywane już w urządzeniach do reakcji termojądrowej.

Pani profesor, a dlaczego fizycy na całym świecie poświęcają syntezie jądrowej tyle czasu, a państwa tak ogromne pieniądze?

– Już w rozszczepieniowej energetyce jądrowej mamy sytuację, że uzyskujemy mnóstwo czystej energii (brak CO2, brak smogu i innych paskudztw) z bardzo niewielkiego wkładu paliwa. Problemem jednak jest to, że po pierwsze, uranu na Ziemi jest stosunkowo mało, pozostałości paliwa są przez jakiś czas wysoko promieniotwórcze, a wyłączona z jakichś przyczyn elektrownia wymaga ciągle działającego chłodzenia, bo jej paliwo i produkty ciągle się grzeją – reakcje rozpadu zachodzą samoistnie i nie da się ich łatwo wyłączyć. Tych wad nie ma elektrownia termojądrowa – jeden z potrzebnych izotopów wodoru jest bardzo łatwo dostępny ze zwykłej wody, drugi produkuje się z litu, którego też na Ziemi jest mnóstwo. Przy reakcji nie powstają też wysoko promieniotwórcze pierwiastki, a wyłączona elektrownia nie grozi absolutnie niczym. Czyli mnóstwo bardzo bezpiecznej energii. Czy to dziwne, że wszyscy tego chcą, a tak wielu ludzi nad tym pracuje?

Dr hab. Ewa Pawelec – doktor habilitowany nauk fizycznych w zakresie fizyki, Wydział FAIS, Uniwersytet Jagielloński. Członkini Polskiego Towarzystwa Fizycznego. Jej zainteresowania naukowe to fizyka atomowa i molekularna, spektroskopia klasyczna i laserowa plazmy nisko i wysokotemperaturowej, diagnostyka plazmy, modelowanie plazmy, efekty dyfuzyjne. W ramach zagranicznych staży naukowo-badawczych pracowała m.in. przy stellaratorze TJ-II w Madrycie oraz tokamaku JET w Culham Science Center.

Tags: Uniwersytet Opolski
REKLAMA

Powiązane wpisy

Baner Janusza Kowalskiego na bramie cmentarza
Tylko u nas

Baner Janusza Kowalskiego na bramie cmentarza. W sieci oburzenie

42 minuty temu
8. kolejka klasy okręgowej
Region

Klasa okręgowa. W „jedynce” lider ucieka, w „dwójce” peleton naciska

2 godziny temu
8. kolejka 4. ligi
Region

4. liga opolska. Drużyny przekroczyły półmetek rundy jesiennej

3 godziny temu
pis
Tylko u nas

Prof. Antoni Dudek: PiS stworzył coś w rodzaju sekty

5 godzin temu
Dożynki na Górze świętej Anny
Region

Dożynki na Górze świętej Anny. „Na Śląsku mamy za co dziękować”

17 godzin temu
Karambol na autostradzie A4 pod Niemodlinem
Region

Karambol na autostradzie A4. Zderzenie siedmiu aut, pięć osób poszkodowanych

17 godzin temu

KUP e-WYDANIE

NAJPOPULARNIEJSZE

  • Racibórz z województwie opolskim

    Nowe miasto w województwie opolskim? „Byłoby trzecie co do wielkości”

    0 udostępnienia
    Usdostepnij 0 Tweet 0
  • Oktoberfest w Pałacu Żyrowa. „Impreza lepsza niż w Monachium!”

    0 udostępnienia
    Usdostepnij 0 Tweet 0
  • Afera finansowa w Namysłowie. Urzędnik starostwa mógł wyprowadzić nawet milion złotych!

    0 udostępnienia
    Usdostepnij 0 Tweet 0
  • Tragedia pod Kędzierzynem-Koźlem. Kierowca volkswagena zginął po zderzeniu z drzewem

    0 udostępnienia
    Usdostepnij 0 Tweet 0
  • Zamieszanie w szkole w Krapkowicach. Dyrekcja każe uczniom przyjść w niedzielę?

    0 udostępnienia
    Usdostepnij 0 Tweet 0
REKLAMA

PRZEGLĄDAJ PO KATEGORIACH

  • Bez kategorii
  • Biznes
  • Ekologia
  • Najważniejsze
  • Nauka
  • Opole
  • Region
  • Sport
  • Tylko u nas
REKLAMA

PRZEGLĄDAJ PO TAGACH

Andrzej Buła Arkadiusz Wiśniewski biznes opole Diecezja Opolska ekologia Futsal GDDKiA Opole Gwardia Opole Historia inwestycje opole Ireneusz Jaki Janusz Kowalski Jarosław Kaczyński Koalicja Obywatelska Opole Kolejarz Opole komunikacja Opole Koszykówka kultura opole Marcin Oszańca MKS Kluczbork Mniejszość Niemiecka MZD Opole Odra Opole PiS Opole Piłka nożna Piłka ręczna Platforma Obywatelska Opole (PO) Policja Opole Prokuratura Opole PSL Opole Puchar Polski Rafał Bartek Siatkówka Solidarna Polska Opole Stal Brzeg Stal Nysa Uni Opole Uniwersytet Opolski Urząd Marszałkowski Opole Urząd Miasta Opole WiK Opole Witold Zembaczyński Wybory do Sejmu i Senatu 2023 Wybory parlamentarne 2023 ZAKSA Kędzierzyn-Koźle
REKLAMA
  • O redakcji
  • Regulamin
  • Ochrona danych
  • Kontakt

© Wydawnictwo SIlesiana 2022

Brak wyników
Pokaż wszystkie wyniki
  • Home
  • Region
  • Biznes
  • Opole
  • Najważniejsze
  • Sport
  • Nauka

© Wydawnictwo SIlesiana 2022

Welcome Back!

Login to your account below

Forgotten Password?

Retrieve your password

Please enter your username or email address to reset your password.

Log In

Add New Playlist