Energiya Muqaddas Grallini (Holy Grail) Izlanishi
Qani, keling, buni tushunarliroq qilib tushuntiraman. Termoyaniq energiya — bu asosan toza quvvatning "muqaddas gralli"dir. U quyoshni quvvatlantiradi, nol miqdordagi uglerod emissiyasini ishlab chiqaradi, minimal radioaktiv chiqindilar hosil qiladi va deyarli cheksiz yoqilg'idan (suvdan olinadigan vodorod) foydalanadi. Agar biz Yer yuzida termoyaniq jarayonni nazorat qila olganimizda, bizda ming yillar davomida sivilizatsiyani ta'minlay oladigan cheksiz va toza energiya manbai bo'lar edi.
Xo'sh, nima uchun bizda hali termoyaniq elektr stansiyalari yo'q? Chunki, do'stlar, buni amalga oshirish nihoyatda qiyin.
70 yildan ortiq vaqt davomida olimlar "Louson mezoni" (Lawson criterion) deb ataladigan narsa ustida ishlamoqda — bu matematik qoida bo'lib, u plazma (termoyaniq reaksiyalar sodir bo'ladigan o'ta issiq modda holati) doimiy tashqi isitishga muhtoj bo'lmasdan, termoyaniq reaksiyalarni ushlab turish uchun yetarli darajada issiq va zich bo'lishi mumkinligini ko'rsatadi. Buni nihoyatda qattiq sharoitda olovli bo'yni yonib turishini saqlab qolishga harakat qilishga o'xshatish mumkin. Maqsad — olovni o'zini o'zi oziqlantiradigan darajada issiq qilishdir.
Biroq, masala shundaki: bu mezon olimlarga qanday sharoitlar kerakligini aytdi, lekin u yerga eng samarali tarzda qanday yetib borishni aytmadi.
Haqiqatda yordam beradigan tog' analogiyasi
Endi esa eng qiziq joyi keldi. Prinston plazma fizikasi laboratoriyasi olimlari — menimcha, ular haqiqatda ko'proq e'tiborga loyiq — bu muammoni boshqacha tomondan qarashga qaror qilishdi.
Termoyaniq yonish (ignition) yo'lini tog' tizmalariga o'xshating. Manzil (barqaror termoyaniq) boshqa tomonda joylashgan. An'anaviy yondashuv asosan eng baland cho'qqidan to'g'ridan-to'g'ri chiqishga harakat qilish edi: avval plazmani o'ta zich qilish, so'ngra yonish sodir bo'lguncha ulkan miqdordagi issiqlikni haydash.
Ammo bu tadqiqotchilar: "Agar tog' o'tmasi bo'lsa-chi? Atlab o'tishning yo'li bo'lsa-chi?" deb o'ylashdi.
Ularning yangi hisob-kitoblari buni mutlaqo mavjudligini ko'rsatmoqda. Zichlikni avval oshirish o'rniga, agar biz plazmani siqishdan oldin isitib yuborsak-chi? Bu cho'qqiga chiqish o'rniga tog' o'tmasidan o'tishni tanlashga o'xshaydi. Siz baribir o'sha manzilga yetib borasiz, lekin u yerga yetish uchun ancha kam energiya sarflaysiz.
Doktor Luis Delgado-Aparicio buni juda chiroyli ifodaladi: "Ko'plab kompaniyalar tog'ga to'g'ridan-to'g'ri chiqishni va u yerga yetish uchun ulkan energiya sarflashni xohlashadi. Buning o'rniga cho'qqini aylanib o'ting. Siz o'sha joyga ancha aqlli yo'l bilan va ancha kam energiya sarflab yetib borasiz."
"Cordey o'tmasi" (Cordey saddle) nima degani?
Endi, men buni aytishim kerak, chunki bu haqiqatdan ham ajoyib. Tadqiqotchilar o'zlarining matematik landshaftlarida "Cordey o'tmasi" deb ataladigan narsani aniqlashdi.
Geografiyada "saddle" (echki/o'tmas) — bu ikki tog' cho'qqisi orasidagi past nuqta, ya'ni tog'lar orasidagi tabiiy o'tish yo'li. Termoyaniq fizikasi mein, Cordey o'tmasi tashqi isitishga muhtoj plazma va termoyaniq orqali o'zini o'zi ta'minlay oladigan plazma orasidagi chegara bo'ylab eng samarali yo'lni anglatadi.
Buni tushunish uchun qulay usul: olimlar termoyaniq samaradorligini "Q" deb ataladigan ko'rsatkich bilan o'lchashadi. Q=5 bo'lgan qiymat — bu siz kiritayotgan energiyadan besh baravar ko'proq energiya termoyaniq reaksiyalari tomonidan ishlab chiqarilayotganini anglatadi. Ideal tizimdagi Cordey o'tmasi Q=5 atrofida joylashgan — bu ko'p ko'rinishi mumkin, lekin aslida bu o'tish uchun oson yo'ldir. Muammo shundaki, real termoyaniq tizimlarda murakkabliklar (aralashmalar, kuchli magnit maydonlari) mavjud bo'lib, ular ushbu o'tmasning joylashuvini o'zgartirib yuboradi.
Har qanday reaktor dizayni uchun ushbu o'tmasning qayerda joylashganligini tushunish, butun jarayonning amalga oshish imkoniyatini bilish uchun juda muhimdir.
Bu kelajak uchun nima ahamiyat kasb etadi?
Ushbu tadqiqot kelajak termoyaniq reaktorlarini, ayniqsa tokamaklar va stellaratorlarni — quyosh yadrosidan ham issiq bo'lgan haroratda plazmani ushlab turish uchun kuchli magnit maydonlaridan foydalanadigan "donut" shaklidagi qurilmalarni loyihalashda ulkan ahamiyatga ega bo'lishi mumkin.
Meni hayajonda qoldirayotgan narsa shundaki: biz termoyaniq tadqiqotlari uchun haqiqatdan ham ajoyib davrda yashayapmiz. Prinstonning ushbu kashfiyoti, Milliy yonish nufuzining (National Ignition Facility) tarixiy lazerli termoyaniq yutuqlari va xususiy termoyaniq kompaniyalariga quyilayotgan milliardlab dollar o'rtasida, biz amaliy termoyaniq energiyaga har qachongidan ham yaqinroqdamiz.
Termoyaniq energiya bizni ertagayoq iqlim o'zgarishidan qutqaradimi? Yo'q. Bular hali ham murakkab, qimmat va yillar davomida rivojlanadigan texnologiyalar. Ammo Prinstonning ushbu "qisqa yo'li" kabi kashfiyotlar sayohatning yakuniy bosqichini ancha qisqartirishi va arzonlashtirishi mumkin.
Yettiy o'n yillik tog'ga chiqishga urinishlardan so'ng, ma'lum bo'lishicha, u yerga chiroyli yo'l ham bo'lishi mumkin ekan. Shaxsan men esa buni qo'llab quvvatlayman.