ATEST Ochrona Pracy

28 marca 2024 r.

[Najnowszy numer] [Prenumerata] [Spis treści]     

 

ATEST 12/2023

Ludzie od wielkich energii

Fizyk zajmujący się plazmą produkuje pioruny, strzela laserem albo siedzi całymi dniami nad kartką papieru (teraz raczej przy klawiaturze komputera) i wymyśla modele matematyczne, o których nie ma pojęcia zwykły człowiek przechodzący obok Instytutu Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy w Warszawie. Ta placówka naukowa mieści się przy ul. Hery, w sąsiedztwie ulic Zeusa i Apollona i zapewne sąsiedztwo to jest nieprzypadkowe, gdyż instytut zajmuje się energiami gwiezdnymi, piorunami właśnie, czy sposobami na rozwiązanie problemów energetycznych ludzkości.

Gdy zapytałem o zagrożenia w pracy i dla okolicznych mieszkańców, Andrzej Gałkowski, wicedyrektor IFPiLM, opowiedział mi taką anegdotę. Przed kilku laty z dyrektorem przechodzili obok znajdujących się niegdyś w pobliżu instytutu ogródków działkowych i usłyszeli rozmowę dwóch działkowiczów: "Wiesz, tutaj jest taki instytut, nie wiadomo, co oni tam robią, jakieś wybuchy, pewno jądrowe." Dyrektor podszedł do nich i powiedział: "Panowie, dla ludzi to jest może i groźne, ale za to jakie pomidory rosną!" Zagrożeń jest mniej niż się wydaje, a wypadki - jeśli się zdarzają - to najczęściej "banalne" pośliźnięcia i upadki. Zanim jednak napiszemy, czym mogą grozić badania naukowe w IFPiLM, krótko te badania scharakteryzujemy.

Plazma

Piorun" strzelił w "Sokoła" Plazma zajmuje ponad 99% wszechświata. Plazmą nazywamy czwarty stopień skupienia materii (obok stałego, ciekłego i gazowego). Pojawia się ona po podgrzaniu gazu do bardzo wysokich temperatur. Jest to gaz silnie zjonizowany, czyli taki, w którym elektrony oddzieliły się od jąder atomowych. Ten silnie zjonizowany gaz nabiera specyficznych właściwości - może np. przewodzić prąd. Właśnie dzięki plazmie widzimy gwiazdy - rozgrzane do bardzo wysokich temperatur i otoczone obłokiem silnie zjonizowanych gazów. Naukowcy w IFPiLM plazmę uzyskują przez podgrzewanie materii do bardzo wysokich temperatur albo przez przebicie elektryczne - to, co się wytwarza w gazie między elektrodami to też jest plazma (jonizacja zachodzi pod wpływem pola elektrycznego, które oddziela elektrony od jąder). Oprócz wytworzonej w laboratoriach, plazma na Ziemi występuje rzadko. Dwa podstawowe jej źródła to błyskawice i... świetlówki (w nich wytwarza się słabo zjonizowana, chłodna plazma, która świeci). Plazmą jest też ogień.

Uczeni zajmujący się plazmą mają nadzieję na skonstruowanie elektrowni efektywniejszej i bezpieczniejszej od atomowej. Energia przy wybuchu bomby atomowej (właściwie uranowej lub plutonowej) wyzwala się wskutek rozpadu jądra uranu (plutonu) na dwa mniejsze, które razem ważą mniej niż jądro przed rozpadem. Ta różnica pomnożona przez kwadrat prędkości światła to energia wyzwolona przy rozpadzie. Sztuczkę tę można również zrobić w drugą stronę: połączyć dwa lekkie jądra ze sobą tak, aby masa po połączeniu była mniejsza niż suma mas przed nim. Taka reakcja syntezy wykorzystana jest w bombie wodorowej, potężniejszej od atomowej. Ogromna energia naszego Słońca pochodzi właśnie z syntezy jąder wodoru. Taką reakcję syntezy na Ziemi udało się uzyskać tylko w bombach - jako swoistego zapalnika używa się w nich bomby atomowej, której wybuch wytwarza ogromną temperaturę, potrzebną do zainicjowania reakcji. "Opanowanie kontrolowanej syntezy termojądrowej otwiera drogę do zbudowania reaktora, produkującego energię elektryczną z deuteru uzyskiwanego z wody morskiej i litu, którego pod dostatkiem jest w skorupie ziemskiej" - mówi Andrzej Gałkowski. Badania nad wykorzystaniem syntezy termojądrowej do pozyskiwania energii trwają od lat pięćdziesiątych, ale do dziś nie udało się uzyskać zadowalających rezultatów. Gdy te badania się powiodą, to ludzkość uzyska praktycznie niewyczerpane źródło energii, o wiele bezpieczniejsze w porównaniu z energetyką opartą na uranie czy plutonie. Przy syntezie nie ma mechanizmu reakcji łańcuchowej, więc niebezpieczeństwa, że coś wymknie się spod kontroli. Ewentualne "majstrowanie" w układzie doprowadzi do wygaśnięcia reakcji. Poza tym taki proces energetyczny nie dawałby odpadów w postaci długożyciowych pierwiastków promieniotwórczych. "Dopóki jednak jakiś globalny kryzys energetyczny nie przyciśnie ludzkości, to małe są szanse na to, żeby rządy wyłożyły odpowiednio duże pieniądze na badania i wdrożenia. A na najbliższe dziesięciolecia wystarczy nawet bogactw naturalnych, a ich firmy zajmujące się ich eksploatacją to silne lobby..." - mówi A. Gałkowski.
Polakom 25 lat temu też wydawało się, że dość szybko uda się opanować syntezę termojądrową. Do tych zadań powołano w 1976 r. Instytut Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy. Istnieje kilka pomysłów na wywołanie syntezy termojądrowej - można np. odtworzyć wybuch bomby wodorowej w mikroskali i uzyskać reakcję mikrosyntezy; do zapoczątkowania tej reakcji mogą służyć lasery (promieniem lasera strzela się do komór, w których znajdują się obiekty do naświetlenia) lub akceleratory wiązek. IFPiLM zaczął od eksperymentów z laserami. Udało się przeprowadzić reakcję syntezy jąder, ale dużo więcej energii przy tym zużyto niż otrzymano. Teraz na prowadzenie badań z laserami pozwolić mogą sobie jedynie Japonia i Stany Zjednoczone. Dwa lasery dużej mocy są wykorzystywane w instytucie do wytwarzania plazmy, ale już nie do eksperymentów nad reakcją syntezy jądrowej.
(...)

Robert Kozela


Brak komentarzy

Dodaj swój komentarz  
 

©ATEST-Ochrona Pracy 2000

Liczba odwiedzin od 2000 r.: 58065590