Fuzja termojądrowa |
Energia słoneczna to energia dostępna na Ziemi. Myśląc o energii słonecznej można mieć na myśli dwa rodzaje i metody uzyskania energii - pierwsze rozwiązanie to wykorzystanie energii słonecznej docierającej w postaci promieniowania elektromagnetycznego do powierzchni globu ziemskiego, drugi rodzaj rozwiązania to fuzja termojądrowa w warunkach planetarnych, a więc rodzaj wykorzystania energii faktycznie zasilającej słońce jako jednej z niepoliczalnej ilości gwiazd w kosmosie. Obecnie energia elektromagnetyczna słońca rozpraszana jest prawie w całości w przestrzeni systemu słonecznego i tylko znikoma jej część docierając do powierzchni planet układu słonecznego może być w jakikolwiek sposób użyteczna, napędzając jednocześnie procesy w atmosferach planet i mając wpływ na warunki termiczne w ich obrębie. Ziemia jako jedyna znana zamieszkana planeta w układzie słonecznym jest miejscem gdzie wszelkie zmiany aktywności słonecznej mają kluczowy wpływ na ludzi i zwierzęta ją zamieszkujące. W swojej historii były przypadki, że aktywność słoneczna, a więc ilość energii docierająca do Ziemi była znacząco mniejsza od normy, zaowocowało to różnymi wahaniami rozmiarów czap lodowych, w pewnych okresach, gdy słońce było w minimum aktywności czapy te rozrastały się do tego stopnia, że obecne tereny Europy były przykryte lądolodem. W innych okresach gdzie słońce rozgrzewało się mocniej następowały fale upałów, klimat mógł stawać się wilgotny, a zawartość tlenu w atmosferze mogła dochodzić do 38 %. W jeszcze innych okresach zawartość dwutlenku węgla rosła na skutek wybuchów wielkich wulkanów i upadków meteorytów do tego stopnia, że wzmagał się efekt cieplarniany, co doprowadzało do pustynnienia. W dzisiejszych czasach słońce jest tym ciałem niebieskim, które może zapewnić ludzkości na długie tysiące lat praktycznie nieograniczoną ilość energii dla potrzeb jej cywilizacji technicznej. Jako ludzie mamy środki techniczne aby pobierać słoneczną energię elektromagnetyczną i zmieniać ja w prąd elektryczny za pomocą ogniw fotowoltaicznych, lub wykorzystać zjawisko fuzji termojądrowej, takiej jaka zachodzi we wnętrzu słońca, by budować reaktory termonuklearne, w których zysk energetyczny jest nieporównywalnie większy niż w przypadku ogniw. Istniejące obecnie technologie polegające na znajomości fizyki nuklearnej pozwalają na budowę tokamaków i innych urządzeń, gdzie zjonizowany wodór łączy się w hel produkując bardzo duże ilości energii cieplnej. Wodór jest najbardziej rozpowszechnionym pierwiastkiem w kosmosie, jest również podstawowym paliwem, którym zasilane są gwiazdy. W gwiazdach ciągu głównego, do którego należy słońce sprawa utrzymania fuzji jest prosta i polega na prasowaniu grawitacyjnym gazu do tego momentu aż odpychanie między atomami zostanie przełamane i zacznie łączyć się on ze sobą wytwarzając energię cieplną. W warunkach ziemskich nie ma możliwości prasowania grawitacyjnego i jedyną formą stłoczenia wodoru jest utrzymywanie go w pułapkach z pól magnetycznych, gorąca plazma nie może stykać się ze ściankami naczynia próżniowego bo uległoby ono gwałtownemu stopieniu, gdyż ma ona temperaturę wielokrotnie większą niż ta w rdzeniu naszej gwiazdy. Słońce w jednej sekundzie spala setki tysięcy ton wodoru zamieniając go w cięższy hel. Prace nad coraz lepszymi ogniwami fotowoltaicznymi - bardziej wydajnymi ich odmianami cały czas są prowadzone w wielu laboratoriach na świecie. Dopóki pozostajemy na Ziemi zasadne jest czerpanie energii z największego jej źródła w układzie słonecznym, czyli słońca, będzie ono jeszcze dostarczać jej przez miliardy lat. W ostatnich latach następuje szczególnie szybki rozwój reaktorów fuzyjnych, poprzez urządzenia typu JET czy MAST aż po budowany największy obecnie reaktor ITER, wykorzystywany jest deuter i tryt jako paliwo nuklearne. Pozyskanie deuteru jest stosunkowo proste - występuje on w wodzie morskiej w związku z tlenem jako ciężka woda, ciężką wodę czystą uzyskuje się przez długotrwałą elektrolizę zwykłej wody, następnie rozbija się ciężką wodę na tlen i deuter. Tryt to radioaktywny izotop wodoru i jest trudniejszy do wyprodukowania, produkuje się go z litu poprzez naświetlanie neutronami, wykorzystuje się do tego celu te same neutrony, które powstają w trakcie pracy tokamaku, gdyż tokamak obłożony jest litem, a więc sam produkuje sobie paliwo. W procesie fuzji termonuklearnej dochodzi do emisji neutronów i wysokoenergetycznego promieniowania elektromagnetycznego jednak są odmiany fuzji w przypadku których nie następuje emisja neutronów jest to tkz. fuzja bez-neutronowa. Najlżejsza odmiana wodoru, wodór protonowy (prot) nie nadaje się do produkcji energii, bo energia potrzebna do połączenia się jego jąder w jądro helu jest zbyt wysoka i w warunkach ziemskich nie ma możliwości aby uzyskać odpowiednie warunki reakcji termonuklearnej z udziałem wodoru atomowego. Gra o fuzję i jej praktyczne wykorzystanie cały czas się toczy a stawką jest przetrwanie rodzaju ludzkiego. Czysta energia którą oferuje słońce obecnie staje się już priorytetem, a w wielu krajach o zatrutym na skutek działalności człowieka środowisku stała się najważniejszym elementem zagospodarowania energią. Z jednej strony mamy energię wiatrową, energię wodną, jednak fotowoltaika i fuzja są to najmniej inwazyjne na środowisko technologie i należy się spodziewać, że prace nad nimi będą kontynuowane aż do wymaganego skutku. Z innej strony mamy też powrót do wykorzystania niekonwencjonalnych paliw w reaktorach atomowych ale na ile to stanie się rzeczywistością tego nie można jednoznacznie określić. Zdaje się, że przemysł nakręcony jak zegarek nie znosi bardziej penetrujących w swoją istotę technologi, bo rewolucja technologiczna, nie jest formą zasadną i adekwatną z punktu widzenia dochodu gospodarki od razu, i dopóki pewne rozwiązania są dostępne, istnieje na nie zbyt i maszyna zazębia się to będą one wykorzystywane. Postęp jest bronią obosieczną, niektórzy wygrają a niektórzy przegrają w jego procesie, wszystkie zmiany mają swoją wagę i wpływ na stereotypy gospodarcze, jednak zanim do nich dojdzie weryfikacja tego systemu przetoczy się ze wszystkimi swoimi konsekwencjami.