Boshqariluvchan termoyadroviy sintez. Biz yulduzlar quvvatini jilovlaymiz!

Boshqariluvchan termoyadroviy sintez. Biz yulduzlar quvvatini jilovlaymiz!

Illyustrativ foto
BTS, yaʼni boshqariluvchan termoyadroviy sintez, bu — mutlaqo yangicha energiya manbai boʻlib, u oʻta yengil yadrolarning birikuvi natijasida hosil boʻladigan ulkan miqdordagi energiyaga asoslanadi. Bu bemisl qudratli, ekologik sof, radiatsion jihatdan esa xavfsiz va amaliyotda mutlaqo tugab-bitmas energiya manbai insoniyat hayotining ravnaq topib, gullab-yashnashi uchun asos boʻlib xizmat qiladi.
BTS boʻyicha ilmiy tadqiqot ishlari oʻtgan asrning 50-yillaridan boshlangan boʻlib, uning sarchashmasida atoqli olimlar Saxarov, Tamm, Lavrentyev hamda Spitserlar turishgan. Atoqli fizik Kurchatovning saʼy-harakatlari bilan ushbu loyihaning ilk kunidan boshlab unda dunyoning boshqa yetakchi mamlakatlarining olimlari ham hamkorlik qila boshladilar.
Illyustrativ foto
Ushbu darajadagi reaksiyani hosil qilish uchun nihoyatda yuqori harorat, yaʼni 100 million gradusli issiqlik kerak boʻladi. Bunday issiqlikni jilovlagani esa nihoyatda murakkab texnik uskunalar lozim, qolaversa, bu energiya “yonib” turganida reaktorning devoriga tegmasligini taʼminlamoq shart, uni amalga oshirish uchun juda kuchli magnit maydonini hosil qilish darkor. Lekin shunga qaramay, olimlar tomonidan bu borada juda ulkan ishlar amalga oshirildi. Garchi dastlabki qurilmalardagi plazmaning harorati va zichligi u qadar yuqori boʻlmagan esa-da, bugungi kunda mazkur koʻrsatkichlar termoyadroviy reaksiyani amalga oshirishga qodir darajaga juda yaqinlashib qoldi. Bunga misol tariqasida Buyuk Britaniyadagi “JET” inshootini (darvoqe, uning ochilish marosimida Buyuk Britaniya qirolichasi Yelizaveta hazrati oliyalari shaxsan ishtirok etgan) yoki Yaponiyadagi “JT” qurilmasini, Fransiyada qad rostlagan “TORE Supra” kabi inshootlarni tilga olish mumkin. “EAST” deb ataluvchi oxirgi avlod reaktori Xitoyda oʻrnatilgan boʻlib, uning vositasida plazmaning 50 million gradusgacha qizdirilishiga erishilgan va uni shu holatda 102 soniya davomida tutib turish imkoniyati qoʻlga kiritilgan. Qurilish xarajatlari uchun 400 million yevro sarflangan va ochilish tantanalarida Germaniya kansleri Angela Merkel ishtirok etgan. Germaniyadagi “Wendelstein 7-X” deb atalmish stellatorda plazmaning haroratini 80 million gradusgacha oshirish va uni chorak soniya muddatda tutib turishga erishilgan.
Illyustrativ foto
Priston plazma fizika laboratoriyasidagi “NSTX-U” (National Spherical Torus Experiment) tokamak uskunasi oʻz qurilmasining gʻayrioddiyligi, yaʼni xuddi olmaga oʻxshab ishlanganligi tufayli gʻaltaklaridagi magnit maydonidan yanada samarali foydalanish imkonini beradi. Massachusets texnologik institutidagi “Alcator C-Mod” tokamak uskunasida bu boradagi kuzatuvlar tarixidagi eng yuqori, yaʼni 2 atmosfera bosimga erishildi. Bu yerdagi rekord natija tufayli 35 million gradusda plazma haroratini ikki soniya tutib turishga muvaffaq boʻlindi. Shuningdek, yuqori energiyani lazer taramlari va yuqori energetik zarralar yordamida tutib turish borasida ham bir qator izlanishlar olib borilmoqda.
Ushbu tajriba uskunalari Fransiyaning Kadarash shahri, Marsel yaqinidagi yadroviy markazda qurilishi olib borilayotgan dunyodagi birinchi (Xalqaro eksperimental termoyadroviy reaktor) “ITER” uchun asos boʻlib xizmat qiladi.
Mazkur loyihaning qurilishi sezilarli darajada kechikmoqda, zero, uning qurilishiga oid ilk muhokamalar va ishlanmalar 1985 yilda boʻlib oʻtgan edi. Bugungi kunga kelib, qurilish ishlarining atigi yarmisigina amalga oshirildi. “ITER” bosh direktori Bernard Bigoning taʼkidlashicha, 2025 — 2027 yillarda bu yerda tajriba ishlari qilinishi lozim. Oʻtgan vaqt ichida loyihaning narxlari 1 milliarddan 50 milliard dollargacha oshib ketdi, qurilish hajmi esa deyarli 2 marta qisqardi. Va endilikda bu bir bor yoqilgandan soʻng tashqaridan energiya talab qilmasdan, oʻzini oʻzi taʼminlovchi reaksiya emas, balki mavjud energiyani 10 karra kuchaytirib beradigan uskunadir. Shunday boʻlsa-da, inshootning hajmi aqlni lol qoldiradi. Qurilmaning balandligi 30 metr, eni esa 20 metr, yuqori darajali haroratga dosh beruvchi gʻaltaklarning ogʻirligi naqd “Boing-747” samolyotining vazniga teng. Qurilmaning umumiy ogʻirligi 23 000 tonnani tashkil etadi, uning qurilishida 1000 kishi qatnashgan, quvvati esa 500 megavattdir.
Illyustrativ foto
“ITER” loyihasida 35 ta davlat ishtirok etmoqda. Oʻzbekiston garchi ular safiga bevosita kirmasa-da, loyihada bilvosita qatnashmoqda, deyish mumkin. Masalan, Quyosh va boshqa yulduzlardagi termoyadroviy jarayonlarning ehtimolligi boʻyicha nazariy hisob-kitoblar, Buyuk Britaniyadagi “JET” tokamagini qoplash elementlari uchun “birinchi devor”ga materiallar tanlash boʻyicha tadqiqotlar, muqobil ravishda “ITER” uchun rejalashtirilayotgan optik tolali nazorat va boshqaruv tizimlarining tezkor neytronlar taʼsiri ostidagi radiatsiyaga chidamliligini tekshirish boʻyicha tadqiqotlar shular jumlasidandir.
Termoyadroviy energetikaning afzalliklari haqida Rossiya Fanlar akademiyasining akademigi, Kurchatov nomidagi Yadroviy tadqiqotlar institutining rahbari, xalqaro reaktorni yaratish gʻoyasining mualliflaridan biri, qolaversa, uning rahbarlari tarkibiga kirgan taniqli olim Yevgeniy Pavlovich Velixov shunday deydi:
— Bu birinchidan, issiqlik stansiyalari va gidroelektr stansiyalaridan koʻra million barobar kattaroq, ulkan energiya quvvatidir, hatto ular uran atom stansiyalaridan ham koʻra kuchliroqdir. Shu sababli ularni yaratish oʻta dolzarb vazifadir, negaki hayotimizdagi energiyaga boʻlgan ehtiyoj tobora oshib bormoqda. XXI asrda bu ehtiyoj 3-4 barobar, hatto undan ham koʻproq oshadi, zero, u paytga borib koʻplab mutlaqo yangicha texnologiyalarni, birinchi galda vodorodli energetikani quvvat bilan taʼminlash kerak boʻladi. Qolaversa, vodorodni — yaʼni eng oqilona motor moyi sifatidagi mahsulotni olish sohasini taʼminlash joiz, suvning parchalanishi termik boʻladimi yoki elektrolitik tarzda boʻladimi, bundan qatʼi nazar, nihoyatda energiyatalab jarayondir. Buning ustiga, tobora oshib borayotgan ichimlik suvi tanqisligi, yaʼni chuchuk suvga boʻlgan ehtiyoj son-sanoqsiz suv tozalash qurilmalarini bunyod etishni taqozo qiladi. Buni esa termoyadroviy reaktorlarsiz amalga oshirish mushkuldir. Negaki, mazkur jarayonlar ham oʻta katta energetik quvvatlarni talab etadi.
Ikkinchidan, bu quvvat ekologik toza va radiatsiya jihatidan xavfsiz. Undan foydalanish chogʻida sogʻliq uchun mutlaqo zararsiz boʻlgan ozgina miqdorda geliy gazi ajralib chiqadi. Holbuki, organik yoqilgʻidan foydalanishda, xususan, koʻmirdan foydalanganda ulkan miqdordagi chiqindilar chiqadi. Misol uchun, 1000 tonna sifatsiz koʻmirdan 500 tonnadan koʻproq kul va kalsiyning nitratlari hamda sulfatlari ajralib chiqadi va ushbu moddalarni qayta ishlab boʻlmasligi bois ular juda katta hududdagi yerlarni hayot uchun yaroqsiz qilib qoʻyadi. Atmosferaga esa koʻplab miqdordagi karbonat kislotasi va suv bugʻlari ajralib chiqishi natijasida issiqxona effekti yuzaga kelib, iqlimning yomonlashishiga sabab boʻladi.
Termoyadroviy reaktor atom reaktoridan bir necha bor xavfsizdir, sababi, unga yoqilgʻi atom reaktori kabi birvarakay emas, balki bir necha grammlab solinadi. Reaktor ishdan chiqqudek boʻlsa, unda kechayotgan reaksiyalar soniyaning milliondan bir ulushi ichida oʻz-oʻzidan avtomatik tarzda toʻxtaydi, uranning parchalanishidagi zanjirli reaksiyani esa toʻxtatish ancha mushkuldir. Chernobilda yuz bergan fojia vaqtida bundan qutulish uchun, yaʼni radiaktiv nurlanishga manba boʻlib qolgan portlashdan ajralgan siniqlarni bartaraf etish uchun qanchalik mashaqqatli ish qilingan va bir necha oy vaqt ketgan edi. Endi yangicha texnologiyalarda bunga oʻrin yoʻq. Albatta, neytronlar oqimi qurilma elementlarini aktivlashtiradi, biroq endi bu radioaktivlik metallarning, qurilma qismlarining ichida sodir boʻlgani uchun deyarli xavf tugʻdirmaydi. Tritiyning radioaktivligi esa u qadar katta emas, tezda parchalanib, tarqab ketadi.
Illyustrativ foto
Yana bir muhim jihati, endi juda katta energetik quvvatlar bemalol isteʼmolchilarga, yaʼni aholiga yaqin joylarda, masalan, megapolislarda ishlab chiqarilaveradi. Natijada ularni uzatish uchun ortiqcha elektr uzatish moslamalarini qurishning ham hojati qolmaydi, zero, bu uzatish tizimlarining oʻzida ham qancha energiya behuda sarflanadi.
Deyteriy moddasi dengiz suvi tarkibida juda koʻp miqdorda mavjuddir, tasavvur qilyapsizmi, bir chelak ogʻir suv bir yilga yetishi mumkin. Tritiy esa tabiatda nihoyatda koʻp uchraydigan yoki atom elektrostansiyalarining chiqitlaridan ham olish mumkin boʻlgan litiyni sintez qilish orqali hosil qilinadi. Tritiyning oʻrniga yengil geliy He3 dan ham foydalanish mumkin. Toʻgʻri, bu modda Yer sayyorasida mavjud emas, biroq Oyda juda koʻp miqdorda. Bunda reaktor konstruksiyasiga zarar yetkazuvchi va muayyan darajadagi reaktivlikni keltirib chiqaruvchi neytronlarning oqimi sezilarli darajada pasayib, konstruktorlarning muammolari anchagina kamayishiga erishiladi. Biroq bu reaksiyalarning optimal harorati nihoyatda katta, yaʼni 300 — 400 million gradusni tashkil etadi. Shu sababli ushbu gʻoyani ayni paytda amalga oshirish imkoniyati yoʻq, deyish mumkin.
Ishlatiladigan yoqilgʻining arzonligiga qaramasdan termoyadroviy elektrostansiyadan olinadigan energiyaning narxi atom stansiyasinikidan deyarli farq qilmaydi, sababi uni yaratishga ketadigan sarmoya xarajatlari juda katta boʻladi. Yuqori darajadagi oʻtkazuvchanlikka ega gʻaltaklar, neytronlar oqimiga va plazmaning hamlasiga dosh berishi lozim boʻlgan reaktorning birinchi devorini yaratishning oʻzi boʻlmaydi axir. Biroq tajribalar koʻrsatishicha, yuqori texnologiyalarga asoslangan energetika, oxir-oqibatda, baribir ustunlikka ega boʻladi. Bugungi kunning oʻzidayoq biz atom energetikasi mutlaqo foydali ekanligiga guvoh boʻlib turibmiz: zero, ushbu sohaga zarur kapital mablagʻlar allaqachon tikilgan, U235 yoqilgʻisi u qadar qimmat emas, vodorod va geliy hamda boshqa yengil moddalar mutlaqo tekin deyish ham mumkin.