რამდენ ხანში გაანათებს ხელოვნური მზე ჩვენს სახლებს?
ამერიკის ლოურენს ლივერმორის ნაციონალურ ლაბორატორიაში, 2022 წლის მიწურულს, კაცობრიობისთვის უმნიშვნელოვანესი ფაქტი მოხდა - პირველად თერმობირთვული სინთეზის რეაქციის შედეგად 1.5-ჯერ მეტი ენერგია მიიღეს, ვიდრე მის მისაღებად დაიხარჯა. რეაქტორს, რომელშიც სინთეზი ხდება, უზარმაზარი ტემპერატურისა და ენერგიის გამომუშავების უნარის გამო ხელოვნურ მზეს უწოდებენ. თერმობირთვული სინთეზი არის რეაქცია, რომლის საშუალებითაც მზე და ვარსკვლავები ენერგიას გამოიმუშავებენ. მზეზე მიმდინარე ბირთვული სინთეზის დედამიწაზე განმეორებისათვის საჭიროა წყალბადის იზოტოპების ორი ატომის ბირთვის ერთ, ჰელიუმის ატომის ბირთვად შერწყმა. ამისთვის წყალბადის იზოტოპების ნარევს - ე.წ. სამიზნეს სპეციალურ დანადგარში ათავსებენ და მძლავრი დასხივებით ასობით მილიონ გრადუსამდე ახურებენ, რითაც შესაძლებელი ხდება სინთეზი. სინთეზის დროს გამოიყოფა ენერგია და თუკი ის დახარჯულს აღემატება, ვიღებთ ენერგიის ფაქტობრივად უშრეტ წყაროს, რადგან წყალბადი (წყალი) დედამიწაზე ძალიან დიდი რაოდენობით არის.
თერმობირთვული სინთეზის შედეგად ენერგიის მიღების იდეა ჯერ კიდევ 1930 წელს დაიბადა, მაგრამ მეცნიერთა დიდ ნაწილს უტოპიად მიაჩნდა ვარსკვლავებში მიმდინარე რეაქციების დედამიწაზე გამეორება. მიუხედავად ამისა, კვლევები დაიწყო და ამ ხნის განმავლობაში უამრავი ექსპერიმენტი ჩატარდა. დღეს საკუთარი, ხელოვნური მზე რომ ჰქონდეთ, პრეტენზია აქვთ და რეაქტორების შექმნასა და ექსპერიმენტებში უზარმაზარ ინვესტიციებს დებენ აშშ, ჩინეთი, სამხრეთი კორეა, დიდი ბრიტანეთი, იაპონია. ამჯერად, საფრანგეთში ევროკავშირის წევრი ქვეყნების მონაწილეობით შენდება ყველაზე დიდი რეაქტორი, ბირთვული სინთეზის საკვლევი უდიდესი პროექტი, რომლის აშენება 2025 წლისთვის დასრულდება. პროექტის ღირებულება 22,5 მილიარდი აშშ დოლარია.ამბობენ, რომ ხელოვნური მზე კლიმატის ცვლილებასთან ბრძოლის მძლავრი იარაღიც იქნება, რადგან თერმობირთვული სინთეზის შედეგად სუფთა, პრაქტიკულად ამოუწურავ და უვნებელ ენერგიას მივიღებთ. ბირთვული რეაქტორისგან განსხვავებით, თერმობირთვული სინთეზის რეაქტორი ანუ ხელოვნური მზე რადიოაქტიურ ნარჩენებს არ გამოყოფს და გარემოს არ დააზიანებს. იმ შემთხვევაშიც კი, თუ თავად დაზიანდება, საფრთხეს არ შექმნის.
რამდენ ხანში გაანათებს ხელოვნური მზე ჩვენს სახლებს? ლივერმორის ლაბორატორიაში მიღწეული გარღვევით კაცობრიობამ უმნიშვნელოვანესი ნაბიჯი კი გადადგა, მაგრამ სანამ თერმობირთვული სინთეზისგან წარმოქმნილი ენერგია ჩვენს სახლებში შემოაღწევს, კიდევ რამდენიმე მნიშვნელოვანი ტექნოლოგიური პრობლემა უნდა გადაილახოს, მათ შორის, უნდა აიგოს შესაბამისი ელექტროსადგურები. სპეციალისტების ვარაუდით, 20-30 წლის შემდეგ დედამიწაზე გვექნება უშრეტი ენერგიის წყარო, რომელიც არც გარემოს დააზიანებს და არა მარტო კაცობრიობას, დედამიწაზე მცხოვრებ ნებისმიერ ცოცხალ ორგანიზმს უამრავ სიკეთეს მოუტანს. ჩინური მედიის ინფორმაციით, 2020 წელს ბირთვული სინთეზის რეაქტორი ხელოვნური მზე ჩინეთში ჩართეს. მოგვიანებით ამბიციური განაცხადი სამხრეთ კორეამაც გააკეთა, თუმცა იმედისმომცემი შედეგი მხოლოდ ლივერმორის ლაბორატორიაში მიიღეს.
"12.12.22 - ლივერმორელთა წარმატება გაცხადდა"
გიორგი ჯაფარიძე, საქართველოს მეცნიერებათა ეროვნული აკადემიის მათემატიკისა და ფიზიკის განყოფილების აკადემიკოს-მდივანი: - ეს უმნიშვნელოვანესი მოვლენა და ახალი ეპოქის დასაწყისია. ლივერმორის ლაბორატორიაში პირველად გადალახეს კრიტიკული ბარიერი და თერმობირთვული სინთეზის ხარჯზე 1.5-ჯერ მეტი ენერგია მიიღეს, ვიდრე რეაქციის გაშვებაზე დაიხარჯა. ამჯერად მიღებული ენერგია დიდი არაა და წყლით სავსე რამდენიმე ჩაიდნის ასადუღებლად თუ იკმარებს, მაგრამ ეს არის უზარმაზარი ტექნოლოგიური ნაბიჯი და კონკურენტებთან შედარებით აშშ-ის ტექნოლოგიური უპირატესობის მნიშვნელოვანი დადასტურება.
- როგორც კი "ხელოვნური მზეები" აენთება, დასრულდება ნავთობის, ქვანახშირის ბიზნესეპოქა და აღარ დაგვჭირდება ჰიდროჰესები, ატომური ელექტროსადგურები?
- ხელოვნური მზეები მალე და ერთბაშად ვერ აენთება, წლები დასჭირდება, თანაც ცნობილია, რომ დღეს მსოფლიოში მოძიებული და გეოლოგიური დაზვერვით ნაპოვნი ნავთობის მარაგი 30-40 წელიწადში ამოიწურება. შესაბამისად, გარდაუვალია ახალ, აღდგენად წყაროებთან ერთად ბირთვული ენერგიის გამოყენებაც. ამიტომ უკიდურესად მნიშვნელოვანია ეკოლოგიურად მიმზიდველ და უხიფათო თერმობირთვული რეაქტორების გამოყენებაზე დროულად გადასვლა. ყველას ესმის, რომ გარემოს ნაკლებად დამაზიანებელი ენერგეტიკის დანერგვა გარდაუვალია და რაც უფრო მალე დასრულდება ჩვენი პლანეტის „მოწამვლა“ ნავთობისა და ნახშირის დაწვით, მით უკეთესი იქნება ყველასთვის.
- როდის გაანათებს რეაქტორებით გამომუშავებული ელექტროენერგია ჩვენს სახლებს?
- 2022 წლის 12 დეკემბერს ლივერმორის ლაბორატორიაში მიღწეული წარმატებიდან პირველი ინდუსტრიული რეაქტორის ამუშავებამდე დიდი დრო გავა, მაგრამ ეს უმნიშვნელოვანესი მოვლენაა და ვფიქრობ, თარიღი, 12.12.22, როდესაც ლივერმორელთა წარმატება გაცხადდა, კაცობრიობიობის ახალ ტექნოლოგიურ ეპოქაში გადასვლის ნიშანსვეტი იქნება.
"სავარაუდოდ, საუკუნის ბოლოს კაცობრიობა უზრუნველყოფილი იქნება უსაფრთხო და უშრეტი ენერგიის წყაროთი"
ირაკლი ნანობაშვილი, ელეფთერ ანდრონიკაშვილის სახელობის ფიზიკის ინსტიტუტის ექსპერიმენტული პლაზმის ფიზიკის ლაბორატორიის გამგე: - თერმობირთვული სინთეზის რეაქცია ხდება ორი გზით: ინერციულით ან მუდმივ რეჟიმში, მაგნიტური დაკავების მეთოდით. ლივერმორის ლაბორატორიაში ფიზიკოსებმა შეძლეს ინერციული სინთეზის საშუალებით ენერგიის გამომუშავება. შედეგი წინა ექსპერიმენტებს ბევრად აღემატება, თუმცა ჯერ კიდევ არასაკმარისია. ინერციული სინთეზის, მსუბუქი ბირთვების შერწყმის დროს დიდი რაოდენობით ენერგია გამოთავისუფლდა, რომელიც შემდგომ შეიძლება სხვა სახის ენერგიად გარდაიქმნას. რა თქმა უნდა, შესაძლებელია ელექტროენერგიის გენერაცია. როგორ? ჯერ კიდევ ბევრი ნიუანსია გასარკვევი, ბევრ კვლევას საჭიროებს, მაგრამ რაც მოხდა, ძალიან მნიშვნელოვანია. საჭიროა უფრო სრულყოფილი დანადგარის შექმნა, რომლის მშენებლობაც უკვე მიმდინარეობს საფრანგეთში, საერთაშორისო თერმობირთვული ექსპერიმენტული რეაქტორის სახით. ნავარაუდევია, რომ მისი ამოქმედების შემდეგ მინიმუმ ათჯერ მეტ ენერგიას მივიღებთ, ვიდრე ექსპერიმენტისთვის დაიხარჯა.ამ ეტაპზე მხოლოდ მიღებულ ენერგიას ვზომავთ, ჯერ ადრეა ლაპარაკი, თუ როდის გადავალთ თერმული ენერგეტიკის შედეგად მიღებული ელექტროენერგიის მოხმარებაზე. სავარაუდოდ, საუკუნის ბოლოს კაცობრიობა უზრუნველყოფილი იქნება უსაფრთხო და უშრეტი ენერგიის წყაროთი.
- გაჩნდა კითხვები, როგორ შეიძლება ენერგიის მიღების პროცესი აბსოლუტურად უსაფრთხო იყოს გარემოსთვის, იქნებ ეს უფრო პიარია, ვიდრე რეალობაო?
- არანაირი პიარი. თერმობირთვული სინთეზის შედეგად ენერგიის მიღების პროცესი სრულიად უსაფრთხოა. დეიტერიუმი და ტრიტიუმი, რომლებიც სინთეზის დროს გამოიყენება, წყალბადის მძიმე იზოტოპებია. დეიტერიუმი ფართოდ არის გავრცელებული ჩვენს პლანეტაზე. უხეშად რომ ვთქვათ, ერთ ჭიქა წყალში რა რაოდენობის დეიტერიუმიც არის, სინთეზის შედეგად მიღებულ ენერგიად რომ გარდაიქმნას, რამდენიმე ტონა ქვანახშირის დაწვით მიღებული ენერგიის ტოლი იქნება. დეიტერიუმის - მძიმე წყალბადის წყარო ოკეანეებია და, ფაქტობრივად, ამოუწურავია. ზემძიმე წყალბადი, ტრიტიუმი, თავისუფალი სახით დედამიწაზე არ გვხვდება, მაგრამ მისი მოპოვება შესაძლებელია თერმობირთვულ რეაქტორში. სინთეზის შედეგად გამოთავისუფლებული ენერგია სითბურ ენერგიად რომ გარდავქმნათ, იყენებენ თხევად ლითიუმს, რომელიც თერმობირთვული რეაქციის შედეგად გამოთავისუფლებულ ნეიტრონებს შთანთქავს. ლითიუმში წარმოიქმნება ტრიტიუმი და ჰელიუმი. ჰელიუმი ინერტული აირია, რომელიც ნეგატიურ ზემოქმედებას არ იწვევს, ტრიტიუმი კი გამოიყენება თვითონ დანადგარში სინთეზისთვის. ამიტომაც, როდესაც სრულყოფილთან მიახლოებული სტანდარტებით მოხდება თერმობირთვული რეაქცია, კაცობრიობისთვის ხელმისაწვდომი გახდება სრულიად უსაფრთხო და პრაქტიკულად ამოუწურავი ენერგიის წყარო. ეს არის მომავლის ენერგეტიკის საფუძველთა საფუძველი.
„ჯეიმს ვების“ კოსმოსური სასწაული
2022 წლის 8 იანვარს, დედამიწიდან დაახლოებით 1,5 მილიონ კილომეტრში, ლაგრანჟის წერტილისკენ გეზი აიღო კაცობრიობის ისტორიაში უმძლავრესმა კოსმოსურმა ტელესკოპმა "ჯეიმზ ვებმა". კოსმოსში 18-სეგმენტიანი უდიდესი სარკის (რომლის მსგავსიც არასდროს გაგზავნილა) გაგზავნისთანავე კოსმოსურ მეცნიერებაში ეს პროცესი მნიშვნელოვან საეტაპო მოვლენად შეფასდა. ტელესკოპს უპრეცედენტო ხედები უნდა გადაეღო და რევოლუცია მოეხდინა კოსმოსის კვლევაში. ასეც მოხდა - ექსპლუატაციაში გაშვებიდან ექვსი თვის თავზე "ჯეიმზ ვებმა" ფაქტობრივად მიაღწია მიზანს, რისთვისაც შექმნეს - მან მოიპოვა ინფორმაცია გალაქტიკების, ვარსკვლავებისა და პლანეტური სისტემების წარმოქმნისა და ევოლუციის შესახებ. ტელესკოპმა კოსმოსის შესახებ დღემდე წარმოუდგენელი მასალა გადაიღო. NASA-ს ადმინისტრატორის ბილ ნელსონის განცხადებით, კოსმოსური ტელესკოპი "ჯეიმზ ვები" უპრეცედენტო მისიაა, რომელმაც პირველი გალაქტიკების სინათლე დაინახა და სამყაროს მრავალი საიდუმლო გამოააშკარავა.
ეკა ლომიძე