מצב המחקר של מיזוג גרעיני בעולם

בסוף שנת 1994, הוחלט במשרד האנרגיה של ארצות הברית, לבחור במעבדה הלאומית על שם לורנס (Lawrence) בליברמור, להקמת מיתקן ההצתה הלאומי (NIF).

במרכז זה, נבנה הלייזר הגדול בעולם, המורכב מ- 192 אלומות, שבכל אחת מהן מגברי לייזר לאורך המסלול.

כל האלומות ממוקדות למטרה, המכילה טיפה בגודל של כ 2 מילימטרים, של דאוטריום וטריטיום.

המטרה היא לחמם טיפה זו לטמפרטורה של כ- 30 מיליון מעלות צלסיוס.

כדי להשיג חימום אחיד של המטרה, משתמשים בשיטת ה"מיכל החלול" (הולראום), שצורתו גליל חלול, המצופה בפנים בזהב.

קרינת הלייזר פוגעת במשטח הפנימי של מיכל זה, מאדה אותו, ויוצרת ממנו פלסמה בטמפרטורות גבוהות. מפלסמה זו נפלטות קרני X, אשר יפגעו במטרה המורכבת מאיזוטופים של מימן.

המטרה היא שהאנרגיה המשתחררת בתהליך המיזוג הראשון, תגרום לתהליכים גרעיניים נוספים, וייווצר תהליך הצתה של ריאקציה תרמו גרעינית מבוקרת.

הבנייה של המערכת החלה בשנת 1996, ובשנת 2012 (לאחר 16 שנים) (בהוצאות צפויות של מיליארדי דולר !) הופעלה המערכת.

בתאריך 5 ביולי 2012, הופעלו 192 אלומות הלייזר, לקבלת 500 טריליון וואט (5*1014 וואט !). זהו הספק שיא הגדול בערך פי 100 מצריכת החשמל הרגעית של כל ארצות הברית. סך כל האנרגיה בפולס זה הייתה 1.85 מגהג'ול, של קרינת לייזר בתחום האולטרא-סגול.

אלו הן תוצאות מעבדתיות, והתקווה היא שהן יסללו את הדרך להקמת מתקנים מסחריים לייצור אנרגיה, במהלך המאה הבאה.

המחקר המדעי בשנת 1996 היה בנקודת זינוק טובה, בה הוכחה היכולת לבצע תהליך מיזוג במעבדה, ברמה בה האנרגיה המושקעת שווה לאנרגיה המשתחררת (נקודת האיזון = Break-Even).

ממשלת ארה"ב, אשר קיצצה בשנה זו את כל תקציבי המחקר של הפרויקטים הגדולים, הבינה את חשיבות המשך המחקר של תהליך המיזוג הגרעיני באמצעות כליאה אינרציאלית, והגדילה את התקציב למחקר זה !

בתרשים 9.27 מתוארת תחזית המחקר לשנים הבאות, וניתן לראות שהפקת אנרגיה ראשונית בשיטה זו צפויה (אם כל התכנונים יצליחו) בשנת 2050 !

תכנית המחקר לקראת השגת תהליך מיזוג גרעיני מבוקר להפקת אנרגיה

תרשים 9.27: תכנית המחקר לקראת השגת תהליך מיזוג גרעיני מבוקר להפקת אנרגיה

לצורך השוואה, מצורפת לדוגמא בתרשים 9.28 תחזית דומה שבוצעה בשנת 1987, שבה רואים שפרט לדחייה במספר שנים בהשגת התוצאות הצפויות, הן מושגות, ויש לפחות באופן תיאורטי, פיתרון צפוי לבעיית האנרגיה של האנושות בעתיד (!)

תחזית משנת 1987 של הפקת אנרגיה עתידית בתהליך מיזוג גרעיני

תרשים 9.28: תחזית משנת 1987 של הפקת אנרגיה עתידית בתהליך מיזוג גרעיני

נקודת האיזון באנרגיות (Breakeven) מושגת כאשר כמות האנרגיה המושקעת ליצירת תהליך המיזוג הגרעיני, שווה לכמות האנרגיה המופקת מתהליך זה.

מעבר לנקודה זו, מתחיל הרווח באנרגיה, אותו ניתן לנצל לצורכי האנושות.

נקודת ההצתה (Ignition) מושגת כאשר תהליך המיזוג הגרעיני ממשיך מעצמו, בכל כמות החומר המצוי בכדורון.

 

כפתור "הקודם" כפתור "הבא"