„Kuafu legenda yra kinų mitologijos klasika. Galingas milžinas, apsivyniojęs rankomis pitonais, dienų dienas bėgioja per kalvas ir slėnius, vydamasis saulę, kuri nudegino jo žmones. Jo herakliškos pastangos šiandien tapo tyrinėjimų ir drąsos simboliu; Kinija jo vardu pavadino įvairius technologinius pasiekimus, įskaitant savo saulės zondą ir pažangų humanoidinį robotą. Dar tinkamiau, jo siekis tapo Kinijos branduolių sintezės ambicijų simboliu.
Taigi, su Kuafu būdingu entuziazmu 1500 fizikų, inžinierių ir branduolių sintezės entuziastų neseniai susirinko Hefėjaus mieste, tyrimų centre, kuriame Kinija stato savo degančios plazmos eksperimentinį superlaidųjį tokamaką (BEST) – naujausią ir geriausią šalies eksperimentinę mašiną, skirtą sintezės pagrindu pagamintai energijai gaminti. Šiuo metu statybos planuojamos baigti iki 2027 m., o po to BEST taps dar ambicingesnio projekto – Kinijos branduolių sintezės inžinerijos demonstracinio reaktoriaus (CFEDR), kuris turėtų pradėti veikti iki 2030 m. Jei tai pavyks, galėtų sekti prie elektros tinklo prijungtos elektrinės. Šis laikotarpis yra bent dešimtmečiu priekyje kitų vyriausybių pastangų pasiekti branduolių sintezę. Todėl Hefėjuje dalyvavę asmenys BEST apibūdino kaip „istorinį lūžio tašką“ Kinijos siekyje plėtoti šią technologiją.
Nepaisant viso branduolių sintezės potencialo gaminti pigią elektros energiją dideliu mastu, ši technologija iš esmės liko eksperimentinė. Ir nors Amerika ir Europa jau seniai pirmauja komercinio reaktoriaus kūrimo srityje, kruopštus planavimas suteikė Kinijos perspektyvoms postūmį. Jos privačios branduolių sintezės įmonės dar negali varžytis su užsienio įmonėmis. Tačiau šalies nacionalinė programa tapo nuožmia konkurente. Neatsiejama jos sėkmės dalis yra trijų krypčių strategija: nustatyti mokslinių tyrimų prioritetus savo mokslininkams ir inžinieriams; skirti didžiulį finansavimą šiems įmantriems įrenginiams; ir sukurti pramoninio tiekimo grandinę dalims, kurių reikės branduolių sintezės reaktoriams. Nesvarbu, ar to pakaks pergalei garantuoti, lenktynės dėl branduolių sintezės vyksta rimtai.
Kol kas Kinija apsistojo ties išbandytomis technologijomis branduolių sintezei siekti. BEST yra tokamakas – spurgos formos reaktorius, kuriame Elektriniu krūviu įkrauta plazma kaitinama ir sulaikoma magnetų, kol sudedamosios dalelės, sudarytos iš skirtingų tipų vandenilio branduolių, įveikia stūmos jėgas, kurios paprastai juos skiria. Kai sąlygos yra tinkamos, branduoliai gali susilieti, išskirdami didžiulius energijos kiekius. Didžioji dalis šios energijos atitenka reakcijos metu susidariusiems neutronams, todėl jie dideliu greičiu susiduria su reaktoriaus sienelėmis ir taip generuoja šilumą.
Kad tokamakai būtų naudingi elektrinėse, jie turės pasiekti vadinamąsias degimo sąlygas, kai plazma yra pakankamai tanki, kad jos šiluma taptų savarankiška. Tai vyksta esant aukštesnei nei 150 m°C temperatūrai ir esant magnetiniams laukams, kurie yra šimtus tūkstančių kartų stipresni nei Žemės.
Kinijos mokslininkai pamažu siekia šio tikslo. Sausio 1 d. Kinijos eksperimentinio pažangiojo superlaidžiojo tokamako (EAST), vieno iš BEST pirmtakų (kur kabo Kuafu freska), tyrėjai pranešė, kad jiems sėkmingai padidino savo plazmos tankį iki anksčiau neįmanomo lygio. Tolesniam padidinimui pasiekti prireiks laiko.
Fizikos iššūkiai yra viena; Inžinerija – kita sritis. Tokamakai – tai didelės mašinos su pažangiausiais komponentais. Jų konstrukcija priklauso nuo sudėtingos tiekimo grandinės, įskaitant galios modulius, vakuumines kameras ir galingus superlaidžius magnetus. Kinijos politika paskatino pramonės įmones gaminti šias dalis – tai dar viena sritis, kurioje šalis lenkia savo konkurentus. Jos inžinerijos įmonės turi ypatingos patirties metalo apdirbimo srityje, kurdamos magnetines rites ir galios konversijos komponentus, naudojamus branduolių sintezės projektuose užsienyje. ITER, ilgai veikianti branduolių sintezės programa, įsikūrusi Prancūzijos pietuose, naudoja Kinijoje pagamintas dalis.
Taip pat kyla kuro klausimas. BEST skirtas dviejų vandenilio izotopų branduoliams sujungti: deuterio, turinčio vieną protoną ir vieną neutroną, ir tričio, turinčio vieną protoną ir du neutronus. Deuteris, kurį galima išgauti iš vandens, yra nebrangus. Tritis, priešingai, gamtoje yra beviltiškai retas ir dėl savo radioaktyvumo greitai skyla. BEST iš pradžių naudosis išoriniu šio kuro tiekimu, tačiau jos mokslininkai tikisi, kad galiausiai ji galės jį pasigaminti pati.
Jei tokamako indas iš vidaus bus išklotas antklode ličio, šie atomai, paveikti branduolių sintezės metu išsiskiriančių energingų neutronų, galėtų virsti tričio atomais. Tai sunkiai įveikiamas žingsnis, kurį daugelis branduolių sintezės projektų labai norėtų įvaldyti.
Siekiant išbandyti ir išplėsti ličio sluoksnį, taip pat kitas branduolių sintezės technologijas ir medžiagas, moksliniai tyrimai ir plėtra vykdomi ne tik BEST, Visapusiškame branduolių sintezės technologijų tyrimų centre (CRAFT), kuris taip pat, žinoma, vadinamas Kuafu. Čia inžinieriai kuria medžiagas, magnetus ir komponentus, kurie bus naudojami būsimuose branduolių sintezės įrenginiuose, taip pat testuoja BEST sistemas. Jie taip pat kuria didelio tikslumo robotus, galinčius gabenti sunkius krovinius ir veikti aukštoje temperatūroje, o tai padės išlaikyti milžinišką reaktorių ateityje. Nors europiečiai nori tobulinti technologijas prieš statybas, sako Yannickas Marandet, Prancūzijos nacionalinio mokslinių tyrimų centro tyrimų direktorius, didelis kinų pranašumas yra jų noras „mokytis darant“.
Tačiau ne mažiau svarbus buvo valstybinių planuotojų siekis panaudoti branduolių sintezės energiją. 2025 m. liepos mėn. Kinija įkūrė „China Fusion Energy“ – valstybinę įmonę, pavaldžią jos nacionalinei branduolinių energetikos bendrovei, kad sujungtų mokslinių tyrimų pastangas. Sausio 15 d. įsigaliojo naujasis šalies atominės energijos įstatymas, skatinantis investicijas į augančią pramonę, nustatant reglamentus. Šių pastangų kulminacija buvo kovo 12 d., kai vyriausybė įtraukė branduolių sintezę į savo aukšto lygio ekonominius planus, įskaitant 15-ąjį penkmečio planą.
Kinijos pastangos, kurias daugiausia inicijuoja valstybė, dedamos tuo metu, kai Vakarų šalys, ypač Amerika, pastebėjo išaugusį privačiojo sektoriaus susidomėjimą šia sritimi. Visame pasaulyje 77 startuoliai surinko 15 mlrd. JAV dolerių, siekdami galiausiai pasiekti savarankišką branduolių sintezę, naudodami technologijas – nuo pažangių tokamakų iki lazeriu varomų konstrukcijų ir reaktorių su naujovišku išdėstymu, vadinamų stelaratoriais. Šios alternatyvos, kai kurios iš jų gali būti pigesnės ar paprastesnės, galėtų pranokti brangias viešąsias pastangas. Kai kurios Amerikos įmonės teigia, kad iki 2030-ųjų pradžios galės tiekti energiją į tinklą – tai laikotarpis, kuris konkuruoja su Kinijos laikotarpiu.
Greitai judėkite ir sujunkite dalykus
Yra tam tikrų ženklų, kad Kinija vis labiau seka Amerikos pavyzdžiu, nukreipdama privatų kapitalą į perspektyvius branduolių sintezės startuolius. Nors 42 Amerikos startuoliai iki šiol surinko iš viso 8 mlrd. JAV dolerių, aštuonios Kinijos įmonės surinko apie 5 mlrd. JAV dolerių daug greičiau. Praėjusių metų balandį Kinijos įmonė „NovaFusionX“ surinko 70 mln. JAV dolerių – tai didžiausias pirmasis privačios branduolių sintezės bendrovės finansavimo etapas šalyje. Dar vienas iš Tsinghua universiteto įkurtas startuolis „Startorus Fusion“ stato už sferinės formos tokamako sukūrimą ir sausio mėnesį surinko dvigubai daugiau. Kita įmonė „Energy Singularity“ tikisi pasiekti tą patį tikslą, sukurdama itin stiprius magnetus, o Kinijos konglomeratas ENN naudoja kitokį kurą: bandys sujungti vandenilio branduolius su boro branduoliais.
Šis siekis nebūtinai turi būti nulinės sumos. Kinija išlieka atvira bendradarbiavimui, ne tik mokydamasi iš ITER išvadų, bet ir leisdama užsienio mokslininkams naudoti savo įrenginius (nors pastaruoju metu pasirodė nedaug amerikiečių). Užsienio mokslininkai greitai pripažįsta Kinijos greitį ir efektyvumą – bei pažangą – tobulinant savo projektus. Kai BEST bus paleistas ir veiks, tai bus vienas pažangiausių branduolių sintezės eksperimentų pasaulyje, ir visų šalių mokslininkai norės bendradarbiauti, sako dr. Marandet. Taigi, kitaip nei Kuafu, Kinijos mokslininkai nesivaikys saulės vieni.“ [1]
1. Chasing the sun. The Economist; London Vol. 458, Iss. 9491, (Mar 21, 2026): 76, 77.
Komentarų nėra:
Rašyti komentarą