გარღვევა ბირთვულ მეცნიერებაში – რამდენად ახლოს ვართ უსაზღვრო და სუფთა ენერგიასთან?

„5 დეკემბერს, კალიფორნიაში, ლოურენს ლივერმორის ეროვნულ ლაბორატორიაში ულტრა ძლიერი ლაზერები წიწაკის მარცვლის ოდენა ბურთულას მიანათეს, რომელიც დეიტერიუმსა და ტრიტიუმს, მზის ენერგიის წარმომქმნელ კომპონენტებს შეიცავდა. 192-მა ლაზერმა ნაწილაკი მზის ცენტრში არსებულ ტემპერატურაზე მეტად გააცხელა და წამიერად, მცირე ზომის ვარსკვლავი დაიბადა. ვარსკვლავი მალევე გაქრა და არსებობა შეწყვიტა, თუმცა ამ მოვლენამ სათავე დაუდო ტექნოლოგიურ ტრიუმფს და ათასწლეულების განმავლობაში ათასობით მეცნიერის მცდელობა რეალობად აქცია“, – ასე ეხმაურება გამოცემა CNN ამერიკელი მეცნიერების ბოლოდროინდელ მიღწევას, რამაც, შესაძლოა, გრძელვადიან პერსპექტივაში მსოფლიო ენერგეტიკა ამოატრიალოს.

მეცნიერები ამ მონუმენტური ნაბიჯის გადადგმას მას შემდეგ ცდილობენ, რაც ბირთვული შერწყმის ფენომენი პირველად გამოიკვლიეს და ცნობილი გახდა, რომ ამ გზით უსაზღვრო ენერგიის მიღება იქნებოდა შესაძლებელი.

მიღწევა განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია მაშინ, როდესაც მსოფლიოში გლობალური დათბობისა და კლიმატის ცვლილების შესახებ დისკუსია სულ უფრო მძაფრდება, რუსეთის მიერ უკრაინაში შეჭრით გამოწვეული ენერგოკრიზისის გამო განახლებად ენერგიებზე გადასვლის ტემპი ფერხდება, ენერგომოხმარება კი სულ უფრო იზრდება.

სუფთა ენერგიისა და უსაფრთხოების კომბინაცია

მარტივად რომ ვთქვათ, ბირთვული სინთეზის მეშვეობით დედამიწაზე პატარა კაფსულში ხელოვნური ვარსკვლავის, მზის რეპლიკის შექმნაა შესაძლებელი. ლოურენს ლივერმორის ლაბორატორიაში იყენებენ მეთოდს, რომელსაც ინერციული შერწყმა ეწოდება და გულისხმობს წყალბადის მცირე ნაწილაკზე მსოფლიოში ყველაზე მძლავრი ლაზერის დასხივებას.

მიუხედავად იმისა, რომ ამის გაკეთება აქამდეც ბევრჯერ უცდიათ, ეს იყო პირველი შემთხვევა, როდესაც ტექნოლოგიამ გაამართლა და ელემენტებმა გამოსცეს იმაზე მეტი ენერგია, ვიდრე მათ ლაზერებით მიეწოდათ – დასხივების შედეგად 2.5 მეგაჯოული ენერგია წარმოიქმნა, ლაზერებით მიწოდებული ენერგია კი 2.1 მეგაჯოულს შეადგენდა.

ბირთვული შერწყმა საპირისპიროა ატომის გახლეჩისგან, ტექნოლოგიისგან, რომლის მეშვეობითაც დღეს ბირთვული რეაქტორები ელექტროენერგიით გვამარაგებენ. თანაც, განსხვავებით დღეს არსებული ატომური რეაქტორებისგან, როგორც მეცნიერები ამბობენ, ბირთვული შერწყმის შემთხვევაში არ წარმოიქმნება რადიაცია, რომელიც ჩერნობილისა თუ ფუკუშიმას სადგურებში კატასტროფის გამომწვევი გახდა და არც რადიოაქტიური ნარჩენები, რომელთა დაშლას ასი ათასობით წელიც კი შეიძლება დასჭირდეს.

შერწყმისას იგივე პროცესი მიმდინარეობს, რაც ვარსკვლავის ჩამოყალიბებისას. რეაქტორები იყენებენ საწვავად წყალბადს ან ჰელიუმს, რომლითაც მდიდარია ოკეანეები. თუმცა, ნებისმიერი წყალბადი ამისთვის არ გამოდგება და საჭიროა სპეციფიკური იზოტოპები ექსტრა ნეიტრონებით, რომლებსაც უკვე ნახსენები დეიტერიუმი და ტრიტიუმი ეწოდება.

დეიტერიუმი დედამიწაზე მრავლადაა, თუმცა ტრიტიუმი იშვიათობაა და თანაც, რადიოაქტიურია. სწორედ ამიტომ, შესაძლოა მისი შემცვლელის მოძებნა გახდეს საჭირო. ალტერნატივა კი შეიძლება იყოს ჰელიუმი, თუმცა დედამიწაზე არც ის გვხვდება მრავლად.

გამოსავალს, შესაძლოა, მთვარეზე მივაგნოთ, სადაც მზის სხივებს საუკუნეების განმავლობაში ჰელიუმის მარაგები უნდა შეექმნა.

აღსანიშნავია, რომ ამ ტიპის ენერგია არის ყველაზე სუფთა, რაც კი დედამიწაზე არსებობს, არ გამოიყოფა ნახშირბადი და წიაღისეული რესურსების ალტერნატივას წარმოადგენს. ამ გზის მეშვეობით, 1 ჭიქა წყლით იმდენივე ენერგიის მიღებაა შესაძლებელი, რამდენსაც 1 ბარელი ნავთობის დაწვით ვიღებთ.

კონგრესმენმა დონ ბეიერმა ამ ტექნოლოგიას სუფთა ენერგიის „წმინდა გრაალი“ უწოდა და დაამატა, რომ „ბირთვულ შერწყმას აქვს პოტენციალი, უფრო მეტი ადამიანი დაიხსნას სიღარიბისგან, ვიდრე ამის გაკეთება ოდესმე რაიმემ მოახერხა ცეცხლის აღმოჩენის შემდეგ“.

გრძელი გზა უტოპიიდან რეალობამდე

მეცნიერების თანახმად, ამ მიღწევამ არ უნდა მოგვცეს იმედი, რომ ახლო მომავალში აშენდება ელექტროსადგურები, რომლებიც ამ ტექნოლოგიას გამოიყენებენ. ენერგია, რომელიც ნაწილაკების შერწყმის შედეგად გამოიცა, პროცესში ყველა მოწყობილობის მიერ გამოყენებული ენერგიის მხოლოდ 1%-ს უდრის. ჯერ კიდევ უამრავი ტექნოლოგიური პრობლემაა გადასაჭრელი და ექსპერიმენტი მრავალჯერ უნდა განმეორდეს. ინჟინრებმა უნდა შექმნან შემაკავებელი სტრუქტურა, რომელიც გენერატორის მიერ წარმოქმნილ ნეიტრონების შადრევანს გაუძლებს. მხოლოდ ამის შემდეგ იქნება შესაძლებელი უტოპიის რეალობად ქცევა.

ამასთან, ითქვა ისიც, რომ წარმოქმნილი ენერგია მოსალოდნელზე მეტი იყო, რამაც მოწყობილობების ნაწილი დააზიანა და ანალიზი გაართულა. 3.5 მილიარდ დოლარიანი შერწყმის აპარატი აქამდე ქიმიური იარაღების სატესტად გამოიყენებოდა, თუმცა მოგვიანებით მისი ამ მიზნით გამოყენებაც დაიწყეს.

რა იქნება მომავალში? ამ კითხვაზე პასუხი სამეცნიერო პროგრესზეა დამოკიდებული. ტექნოლოგიის განვითარებას, შესაძლოა, ათწლეულები დასჭირდეს, თუმცა ამ ტიპის ენერგიით ელექტროგადამცემი ქსელის მომარაგებას ერთ დღეს ნამდვილად შეიძლება მივაღწიოთ.

იმედს კი წარსულის გაანალიზება გვაძლევს. ამ მიღწევას დაახლოებით ნახევარი საუკუნე და მეცნიერების დაუღალავი შრომა დასჭირდა. ამერიკელმა ფიზიკოსმა, ჯონ ნუქოლმა, რომელიც მთელი კარიერის განმავლობაში სწორედ ლოურენს ლივერმორის ეროვნულ ლაბორატორიაში მუშაობდა, 1957 წელს ივარაუდა, რომ ლაზერების გამოყენებით შერწყმის რეაქტორის შექმნა იყო შესაძლებელი.

მიუხედავად იმისა, რომ 50-იან წლებში ეს მხოლოდ ოცნებად ჩანდა, ბოლო 65 წლის განმავლობაში მკვლევრებმა შეძლეს აუცილებელი ტექნოლოგიის განვითარება, რაშიც ლომის წვლილი შეიტანა ენერგიის დეპარტამენტის (DOE) მიერ გაცემულმა დაფინანსებამ. აშშ-ს ენერგიის დეპარტამენტი აფინანსებს მრავალ ეროვნულ ლაბორატორიას, რომელთა ნაწილი სწორედ ბირთვული სინთეზის კვლევაზეა ორიენტირებული. აღსანიშნავია, რომ კერძო კომპანიების ინვესტიციებმა ამ სფეროში 4.9 მილიარდი დოლარი შეადგინა 2021 წლის ივნისიდან 2022 წლის ივნისამდე, თუმცა დახმარების ძირითადი ნაწილი სწორედ DOE-მ გასცა.

საპირისპიროა შეხედულებები იმასთან დაკავშირებით, თუ საით უნდა მიიმართოს ინვესტიციები, ბირთვული შერწყმის ტექნოლოგიის თუ სხვა ალტერნატივების განვითარებაში.

შერწყმის ტექნოლოგიის ერთჯერადი წარმატების მიუხედავად, ახლო მომავალში კვლავ საჭირო იქნება სხვა ტიპის განახლებადი ენერგიების ათვისება, როგორებიცაა მზე, ქარი და მათ შორის, ჰიდროენერგია და ურანის გამდიდრებით მიღებული ბირთვული ენერგია, რომლებზეც ენერგეტიკოსებს თუ გარემოს დამცველებს განსხვავებული შეხედულებები აქვთ.