Zapalić Słońce.pdf

Zapalić Słońce

Energia przyszłości pochodzić ma z syntezy jądrowej

Co zrobimy, kiedy dotkną nas jednocześnie skutki globalnego kryzysu

energetycznego i katastrofa klimatyczna? Uratować nas może energia z syntezy

jądrowej.

WALDEMAR SADOWSKI

Najważniejszym celem żywych organizmów jest – obok rozmnażania – zdobywanie energii.

Bez niej nie ma życia, nie ma też cywilizacji. Rosyjski astronom Mikołaj Kardaszew

zaproponował w 1964 r. podział cywilizacji, które mogą istnieć we Wszechświecie według

kryterium ilości energii, jaką udaje im się zaprząc do pracy. Cywilizacja typu I wykorzystuje

energię dostępną na jej planecie (w przybliżeniu 1016 W). Cywilizacja typu II jest już w

stanie wykorzystać energię, jaką emituje jej najbliższa gwiazda (1026 W). Z kolei cywilizacja

typu III pobiera energię całej galaktyki (1036 W). Według amerykańskiego astronoma Carla

Sagana ludzkość nie dotarła jeszcze do pierwszego poziomu – osiągnęliśmy dopiero stopień

0,7.

Komora próżniowa

Tymczasem stworzenie na Ziemi cywilizacji typu I dałoby nam wspaniałe korzyści –

moglibyśmy regulować nasz klimat, zapobiec wielu katastrofom naturalnym, zlikwidować

głód i poprawić jakość życia w najbiedniejszych regionach świata. Wreszcie rozproszone

źródła taniej energii ułatwiłyby zaprowadzenie pokoju na Ziemi. Dotarcie do tego

przedsionka raju, choć jeszcze bardzo odległe, jest realne: prawdopodobnie w najbliższych

miesiącach ruszy budowa reaktora ITER (od łac. droga), czyli International Thermonuclear

Experimental Reactor , urządzenia, które ma oswoić jedną z najpotężniejszych reakcji

zachodzących w kosmosie – syntezę jądrową. Ten drugi pod względem kosztów, po stacji

kosmicznej ISS, międzynarodowy projekt badawczy pochłonie 10 mld dol. i jeśli się

powiedzie, być może uwolni nas od problemów z energią.

Na razie nasza sytuacja energetyczna wygląda ponuro. Cena ropy przekroczyła już dawno 50

dol. za baryłkę, a nie brak głosów, że do końca roku sięgnie 60 dol. Naukowcy alarmują, że

jeśli się nie ockniemy jako cywilizacja, to czeka nas katastrofa energetyczna i klimatyczna.

Eksperci zwykle zajmują się każdą z nich osobno, ale rzeczywiste skutki będą znacznie

dotkliwsze, gdy obie te katastrofy na siebie się nałożą.

Zdaniem Petera Daviesa, szefa ekonomicznego koncernu BP, nie ma powodu do obaw –

udokumentowane pokłady ropy wystarczą na 41 lat. W polityce i gospodarce to długi okres,

ale dramatycznie krótki, żeby przestawić ziemską cywilizację na nowe źródła energii. Tym

bardziej że prawdziwe problemy zaczną się, zanim wydobędziemy ostatnią baryłkę. Mówi o

tym prawo nazywane Szczytem Hubberta. Prof. Kjell Aleklett z Uppsala Universitet w

Szwecji, ekspert od zasobów ropy, tak to ujmuje: „O wiele ważniejsze niż wyczerpanie

zasobów, które nastąpi za kilka dziesięcioleci, będzie osiągnięcie punktu maksymalnego

wydobycia, po którym nastąpi jego spadek. To uderzy dosłownie we wszystkie dziedziny

życia na Ziemi”.

Zbliżanie się Szczytu Hubberta jest oczywiste – na każde dziesięć baryłek wydobytej ropy

geologowie odkrywają już tylko cztery. Większość ekspertów przewiduje, że skok cen i

kryzys zaczną się jeszcze przed 2020 r., prof. Aleklett spodziewa się go już za cztery lata.

Scenariusz łatwo sobie wyobrazić: droga energia oznacza spadek produkcji, falę bankructw,

masowe bezrobocie i gwałtowne wybuchy społecznego niezadowolenia. Świat może się

pogrążyć w kryzysie, który prawdopodobnie doprowadziłby do upadku Zachodu – cywilizacji

najbardziej uzależnionej od taniej energii.

Skutki tego załamania zostałyby zwielokrotnione przez pierwsze uderzenie katastrofy

klimatycznej. Jak wynika z opublikowanej przez amerykańskie ministerstwo energii w

kwietniu 2004 r. prognozy The International Energy Outlook , w najbliższych

dziesięcioleciach będziemy nadal produkować energię starymi metodami: spalając ropę, gaz

i węgiel. Światowe zużycie energii wzrośnie w latach 2001–2025 o 54 proc., gazu o 67

proc., a węgiel nadal pozostanie głównym źródłem energii elektrycznej. Wydobycie ropy

podskoczy do 121 mln baryłek dziennie. Niestety, to co mogłoby nas uchronić przed efektem

cieplarnianym, czyli produkcja energii ekologicznej, wzrastać będzie tylko o 1,9 proc.

rocznie. Emisja CO2, głównego gazu cieplarnianego, skoczy z 23,9 w 2001 r. do 37,1 mld

ton w 2025, co oznacza, że świat będzie się zamieniał w saunę. Równie alarmujące są

prognozy Intergovernmental Panel on Climate Change , agendy ONZ, ostrzegające przed

katastrofalnymi powodziami, morderczymi upałami, niszczącymi huraganami i długimi

okresami suszy. Co prawda nie wszyscy klimatolodzy podzielają te opinie – niektórzy

twierdzą, że w historii Ziemi stężenie CO2 bywało znacznie większe i natura doskonale

dawała sobie z tym radę. Ale lepiej być przygotowanym na najgorsze. Czarne scenariusze

formułuje się przecież po to, aby ich uniknąć i zmieniać niekorzystny bieg rzeczy.

Fragment komory do badania kontrolowanej syntezy

termojądrowej.

Gdy w 1985 r. naukowcy postawili sobie za cel opanowanie syntezy jądrowej, wyglądało to

na podwójną utopię. Było to nieprawdopodobne wyzwanie techniczne: synteza taka zachodzi

we wnętrzu gwiazd, a więc i w Słońcu, i jest źródłem energii, która – przetwarzana potem na

Ziemi w procesach fotosyntezy – tworzy fundamenty życia na naszej planecie. Do tej pory

udało się ją człowiekowi odtworzyć tylko w bombie wodorowej. Po drugie, była to też utopia

polityczna: podstawy energetyczne dla przyszłych pokoleń postanowili stworzyć wspólnie

zaciekli wrogowie – Związek Radziecki oraz Europa, USA i Japonia. Później do projektu

dołączyły Chiny i Korea, a miejsce ZSRR zajęła Rosja. Projekt ITER daje teraz nadzieję, że

ludzkość jednak potrafi połączyć swoje siły w zmaganiach o przyszłość świata. Bo

kontrolowana synteza jądrowa mogłaby nas uratować przed kryzysem energetycznym.

Synteza polega na łączeniu jąder izotopów wodoru – deuteru i trytu, w wyniku czego

powstają jądra helu i kolosalna ilość energii. Deuter występuje w wodzie morskiej i jego

zasoby są praktycznie niewyczerpalne. Źródłem trytu jest lit. Reakcja syntezy zachodzi we

wnętrzu gwiazd, w ekstremalnym ciśnieniu i temperaturze. Nie ma na Ziemi materiału, który

sprostałby wymaganym do tego parametrom. Wymyślono więc Tokamak – reaktor

wytwarzający pole elektromagnetyczne, w którym można utrzymać plazmę podgrzaną do

około 100 mln st. C bez kontaktu ze ścianami materialnego „naczynia”. W 2001 r. powstał

projekt reaktora, mogący w sposób ciągły i kontrolowany wytwarzać około 500 MW energii

pochodzącej z reakcji syntezy wodorowej. Jego realizację opóźniła wojna w Iraku i epidemia

SARS, sprawiające, że kilka ważnych spotkań, m.in. w Chinach, nie doszło do skutku.

Pojawiły się także spory o miejsce budowy nowego reaktora. W grę wchodzi Cadarache we

Francji, za czym opowiada się Europa, Rosja i Chiny, oraz Rokkasho w Japonii, proponowane

przez Japonię, USA i Koreę. Decyzja powinna zapaść wkrótce po wyborach prezydenckich w

Stanach Zjednoczonych.

Pozostaje problem czasu. Jeśli spełnią się nadzieje pokładane w ITER, za 30 lat można

spodziewać się pierwszych efektów, a budowane na jego podstawie elektrownie przemysłowe

ruszą za kolejne 20–30 lat. Od Szczytu Hubberta do opanowania syntezy jądrowej upłynie

więc prawie pół wieku. Może to być kluczowy okres w naszej historii. Tymczasem w chwili

obecnej nie mamy jeszcze gotowego rozwiązania, pozwalającego nam nie martwić się o

przyszłość naszej planety. Ale mimo wszystko sytuacja nie jest beznadziejna. Istnieje

bowiem wiele technologii, które wykorzystywane są dopiero przez pionierów gospodarki albo

znajdują się w końcowej fazie rozwoju w laboratoriach. W czasopiśmie „Science” w sierpniu

2004 r. Stephen Pacala i Roberta Socolow z Princeton University potwierdzają, że „ludzkość

dysponuje już fundamentalnym know-how w nauce, technice i przemyśle potrzebnym do

rozwiązania problemów klimatu i emisji dwutlenku węgla do atmosfery w najbliższym

półwieczu. Istnieje już zestaw technologii, które mogą zapewnić zapotrzebowanie na energię

w ciągu następnych 50 lat i ograniczą stężenie CO2 w atmosferze”.

Filiżanka paliwa

Synteza termojądrowa jest podstawowym źródłem

energii we Wszechświecie i stanowi mechanizm

tworzenia pierwiastków chemicznych. Polega ona na

łączeniu lekkich jąder atomowych w jądra cięższe.

Reakcji tej towarzyszy wydzielanie ogromnej ilości

energii. Pokazana schematycznie synteza izotopów

wodoru – deuteru i trytu – zachodzi we wnętrzu gwiazd,

także w naszym Słońcu, gdzie panują ogromne

temperatury i ciśnienia. Mała filiżanka takiego paliwa

zawiera tyle energii co pociąg węgla. Od lat próbujemy

więc przeprowadzić taką kontrolowaną syntezę w

warunkach ziemskich. Teraz nową nadzieję daje

międzynarodowy projekt badawczy ITER. W gwiazdach o

masie kilkanaście razy większej od Słońca przebiegają

reakcje syntezy, w wyniku których powstają jądra

węgla, tlenu czy azotu.

W ostatnich latach pojawiło się wiele nowych rozwiązań w dziedzinie urządzeń

przetwarzających światło słoneczne na prąd, w energetyce wiatrowej, w elektrowniach

wodnych i pływowych. Duże nadzieje budzą paliwa z olejów roślinnych, geotermy i ogniwa

paliwowe. Oczekiwane są przełomowe odkrycia w technologiach sztucznej fotosyntezy.

Rozsądny byłby też powrót do elektrowni jądrowych, pomysł wspierany przez Jamesa

Lovelocka, znanego eksperta ruchów ekologicznych. Pojawiły się także technologie

umożliwiające odciąganie gazów cieplarnianych z atmosfery. W nadchodzących latach

powinniśmy więc stworzyć z tego nową mozaikę energetyczną, w zależności od miejsca i

potrzeb wykorzystywać różne źródła i technologie, co pozwoli nam uniknąć katastrofy lub

złagodzić jej skutki. Nauka wie, jak stawić czoło obu zagrożeniom. Teraz decyzje należą do

polityków i potentatów gospodarczych. Bez pieniędzy bowiem nie da się przenieść

technologii z laboratoriów do naszych domów i masowo je wykorzystywać. Jeśli staną się

one ogólnie dostępne i tańsze, nasza cywilizacja może dotrwać chwili, gdy naukowcy zapalą

na Ziemi pierwsze sztuczne słońca.

Pozostaje dylemat: czekać, aż nowe technologie przechwyci maszyna rynku, zablokowanego

przez koncerny czerpiące zyski z paliw kopalnych, czy też przyspieszyć historię organizując

jakieś energetyczne pospolite ruszenie podatników? „Nie dziedziczymy Ziemi, pożyczamy ją

od naszych dzieci”– mówi indiańskie przysłowie. Możemy oddać Ziemię przyszłym

pokoleniom w dobrym stanie, a nawet stworzyć cywilizację typu I. Technologie już są. Czy

starczy nam jednak mądrości, żeby je wykorzystać?

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: