Нуклеарна фузија

Глобалниот енергетски сектор во последните децении се соочува со проблеми во

поглед на производството на електрична енергија, кои сами по себе имаат двојна природа. Од една страна, ја имаме зависноста од фосилни горива како ограничен ресурс  за поддршка на електроенергетскиот систем при зголемената побарувачка на електрична енергија. Од друга страна, пак, ги имаме катастрофалните еколошки влијанија, кои се предизвикани од експлоатација на овие горива, ослободувајќи големо количество јаглерод диоксид во атмосферата. За ова, од страна на ЕУ и ОН поддржано е сценариото за постигнување нето-нула емисии до 2050 година, кое предлага целосна декарбонизација на енергетските ресурси до 2050 година. За да се оствари ова сценарио, потребно е да се истиснат  фосилните горива од енергетскиот систем и да се заменат со обновливи извори. Но, при обиди да се остварат овие цели се јавува клучен предизвик во врска со применувањето на конвенционалните обновливи извори на енергија и нивната способност да ја заменат улогата на фосилните горива.

Проблемот се јавува поради непредвидливиот карактер на горивните ресурси (сончева светлина, ветер, хидролошки прилики), кои во голема мера ја ограничуваат способноста за контрола на произведената електрична енергија од овие капацитети, а клучната улога на фосилните горива е токму да обезбеди контролирано и стабилно производство, за да се задоволи основната потрошувачка во електроенергетскиот систем односно поставување на базата на производство. За да се надмине овој проблем, постои потреба од нов и моќен обновлив извор на енергија што ќе поседува потенцијал за стабилно и контролирано производство, а ваков потенцијал лежи во своевремената експлоатација на нуклеарните горива со реакција на нуклеарна фузија. 

Денешните нуклеарни централи се напојувани од процес на нуклеарна фисија (спонтано распаѓање) на тешки јадра на радиоактивни елементи, што резултира со ослободување голема енергија, која во контролирани услови може да се употреби за производство на електрична енергија во термонуклеарни реактори. Сепак, вистинската надеж се крие во реакцијата на нуклеарна фузија (спојување) на лесни јадра водород што ослободува уште повеќе енергија. Во споредба со нуклеарната фисија, за да се постигне контролирана фузија на Земјата е многу голем предизвик бидејќи условите потребни за ваква реакција (висок притисок и температура) природно постојат само во јадрата на ѕвездите. Се вложуваат големи напори за надминување на оваа пречка и стабилизација на процесот што ги напојува вселенските џинови, во обид да се „донесе“ Сонцето тука на Земјата. 

Денес, постојат бројни истражувачки проекти во оваа област, од кои најпознат е проектот за меѓународна соработка за нуклеарна фузиона енергија, во кој уште од 1985 година учествуваат бројни водачи од светската енергетска сцена, како што се САД, Франција, Канада, Велика Британија, Русија, Јужна Кореја и други европски и светски земји. Се работи за истажувачкиот програм ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor), кој во себе содржи бројни пилот-проекти и експериментални фузиони реактори што заземаат различни пристапи кон справување со оваа појава.

Предности на нуклеарната фузија:

• Голем енергетски потенцијал (4 пати повеќе од нуклеарна фисија)

• Стабилно и контролирано производство на енергија

• Способност да ја преземе улогата на фосилните горива

• Отсуство на тешки радиоактивни горива и високорадиоактивен отпад со голем животен век

• Осуство на јагледот диоксид  како производ на реакцијата

• „Неограничени“ горивни ресурси

• Не постои опасност од нуклеарна катастрофа (процесот се одвива под присила, при било каква грешка во системот, реакцијата во реакторот ќе згасне).

  
  

Експлоатацијата на нуклеарната фузија може да се врзе во хармонија со постоечките обновливи извори на енергија, на начин што ќе ја обезбеди основата на производство во системот со големо количество енергија, додека останатите обновливи извори и понатаму остануваат во својата улога на балансирање на потрошувачката и задоволување на променливата природа на конзумот.

Оваа статија е сублимат на трудот под наслов „Nuclear fusion: A Pathway to Renewable Energy and Sustainable Development“, кој имав прилика да го презентирам на дванаесеттото издание на Студентската конференција „Енергетска ефикасност и одржлив развој“ (СКЕЕОР), под менторство на доц. д-р Маја Целеска-Крстевска. За секој од читателите што би сакал да прочита повеќе на оваа тема, во прилог ја оставам електронската врска  каде наскоро ќе биде објавен зборникот на трудовите од овогодинешното издание на конференцијата: https://skeeor.feit.ukim.edu.mk/?lang=en .

Дона Митовска (ЕАОИЕ, Факултет за електротехника и информациски технологии)