Slovenian subtitles

← Fusion: Let's create a Sun on Earth | Luka Snoj | TEDxLjubljana

Get Embed Code
2 Languages

Download

Showing Revision 23 created 04/13/2020 by Nika Kotnik.

  1. Ste vedeli, da praktično vso energijo,
    ki jo uporabljamo, pridobimo iz Sonca.
  2. Ljudje potrebujemo energijo za gibanje,
    za razmnoževanje,

  3. včasih tudi razmišljanje.
  4. In energijo pridobivamo iz hrane.
  5. Hrane, ki je večinoma zrasla
    s fotosintezo iz Sonca.
  6. Hidroenergija, ki jo izkoriščamo, je voda,
    ki ima energijo, prihaja iz naših hribov
  7. in na poti do morja jo zajezimo
    in izkoriščamo to energijo.
  8. To je energija Sonca.
  9. V hribe pride voda zaradi izhlapevanja
    naših rek, jezer in morij.
  10. To vse pod vplivom Sonca.
  11. Veter, vetrnice se vrtijo zaradi vetra.
  12. In veter piha zaradi različne osončenosti
    zemeljskega površja,
  13. ki povzroči razlike v tlaku.
  14. Se pravi tudi vetrna energija
    je posledica Sonca.
  15. Sončne elektrarne pretvarjajo
    sončne žarke v elektriko.
  16. Dandanes, večino energije, okoli 80 %,
    dobimo iz tako imenovanih fosilnih goriv.
  17. To so nafta, premog in zemeljski plin.
  18. Tem fosilnim gorivom bi lahko rekli
    tudi neke vrste biobaterije.
  19. Namreč tam je shranjena energija,
    ki jo je Sonce tekom stotin milijonov let
  20. pošiljalo na Zemljo, ta energija se je
    shranila v živečih organizmih
  21. in tekom stotin milijonov let in pod
    visokimi tektonskimi pritiski,
  22. so se ti organizmi pretvorili
    v fosilna goriva.
  23. In mi človeštvo, bomo v 500 letih
    porabili vse kar je narava proizvajala
  24. stotine milijonov let.
  25. Ali nismo dobri, ali si zaslužimo aplavz?
  26. Ne, grajo si zaslužimo.
  27. S tem, ko bomo pokurili vsa fosilna
    goriva, bomo onesnažili ozračje
  28. segreli Zemljo in nič pustili
    našim zanamcem.
  29. Fosilna goriva so relativno primitiven
    in enostaven način izkoriščanja energije.
  30. Ali smo lahko pametnejši?
  31. En način je jedrska energija,
    kjer s cepitvijo jeder urana pridobivamo
  32. miljonkrat več energije na enoto mase,
    kot s kurjenjem premoga.
  33. Ali pa silicijevi paneli, kjer sončni
    žarki, ko pridejo na ta silicijev panel
  34. direktno pretvarjajo svetlobo v elektriko.
  35. Kaj pa, če bi Sonce ustvarili na Zemlji?
  36. Da bi naredili to, moramo vedeti
    kaj se dogaja na Soncu.
  37. Sonce in ostale zvezde pridobivajo
    energijo iz procesa,
  38. ki mu pravimo zlivanje.
  39. Na Soncu se jedra vodika
    zlivajo v jedra helija.
  40. Temu procesu pravimo zlivanje ali fuzija.
  41. Atomska jedra so pozitivno nabita
    in zato, ker so pozitivno nabita
  42. se med seboj odbijajo.
  43. To je podobno, kot če bi hoteli žogo
    spraviti na vrh hriba.
  44. In ker se med seboj odbijajo,
    jih je težko spraviti skupaj.
  45. Ampak, če ta jedra pospešimo, podobno kot
    če želimo žogo spraviti na vrh hriba,
  46. jo močno brcnemo in žoga odleti
    na vrh hriba.
  47. In v svetu mikroskopskih delcev,
    kot so atomska jedra,
  48. je merilo za hitrost
    teh delcev temperatura.
  49. In na Soncu pri temperaturi
    10 milijonov stopinj celzija
  50. imajo ta jedra tako visoko energijo,
    da premagajo odbojno silo,
  51. pridejo dovolj blizu skupaj,
    začne delovati močna jedrska sila,
  52. jedra se zlijejo in sprosti se energija.
  53. Sonce, ta vroč plin vodika zadržuje
    s svojo velikostjo in svojo težnostjo.
  54. Na Zemlji pa nimamo toliko prostora,
    zato uporabljamo drugo reakcijo.
  55. Izkaže se, da na Zemlji najlažje,
    a še vedno zelo težko
  56. dosežemo reakcijo fuzije oziroma zlivanje
    jeder med dvema izotopoma vodika.
  57. To sta devterij in tritij.
  58. Devterij oziroma težki vodik
    ima en nevtron več kot navaden vodik
  59. in tritij oziroma super težki vodik moramo
    segreti na 150 milijonov stopinj celzija.
  60. Takrat sta tako hitra, da premagata
    odbojno silo, prideta skupaj, se zlijeta
  61. in nastane novo jedro helij ter nevtron.
  62. Devterij se v naravi nahaja v vodi,
    v sladki in morski vodi ga je ogromno.
  63. Potem je tu še tritij. Tritij je
    radioaktiven, zato ga v naravi ni.
  64. Lahko ga pa na relativno enostaven način
    pridobivamo iz litija.
  65. Litij je lahka kovina, ki se nahaja
    v zemeljski skorji
  66. in precej ga je tudi v morski vodi.
  67. Najbolj ga poznamo iz litijevih baterij
    naših telefonov, računalnikov,
  68. tudi avtomobilov.
  69. In ko litij obstreljujemo z nevtronom,
    ki nastane pri tej reakciji,
  70. dobivamo tritij, gorivo.
  71. Prednost te fuzijske reakcije je, da se
    pri tem ne sproščajo škodljivi plini,
  72. ni nobenih toplogrednih plinov.
  73. Helij je žlahten plin, popolnoma inerten,
    celo uporabljamo ga lahko za hlajenje
  74. magnetov pri jedrski magnetni resonanci.
  75. Radioaktivnih odpadkov bo zelo malo.
  76. Nekaj radioaktivnosti bo,
    ti odpadki bodo zelo kratkoživi.
  77. Ta nevtron nastane pri reakciji,
    ko z nevtronom obsevamo kakšno snov,
  78. ta postane radioaktivna.
  79. Ampak s pravilno izbiro materijalov
    bomo poskrbeli,
  80. da bo ta radioaktivnost po stotih letih
    padla na naravno raven.
  81. In teh odpadkov bo malo.
  82. Še ena pomembna lastnost je,
    da je ta reakcija izjemno varna.
  83. Niti teoretično ne more uiti iz nadzora.
  84. Ker je to reakcijo tako težko doseči,
    če gre karkoli narobe,
  85. se reakcija sama ustavi
    in ni niti teoretične možnosti,
  86. da bi prišlo do verižne reakcije.
  87. Ena od prednosti fuzije
    je tudi majhna poraba goriva.
  88. Za primer vzemimo našo termoelektrarno
    Šoštanj s 700 megavati električne moči,
  89. ki na leto porabi
    za 20.000 vagonov premoga.
  90. To je vlak, ki bi segal
    od Ljubljane do Londona.
  91. Enako močna jedrska elektrarna,
    približno naša jedrska elektrarna Krško,
  92. v enem letu porabi za en tovornjak urana.
  93. Enako močna fuzijska elektrarna
  94. bo v enem letu porabila
    en kombi devterija in tritija.
  95. Do tukaj se sliši vse lepo in prav,
    ampak kako to doseči.
  96. Namreč, doseči moramo 150 milijonov
    stopinj celzija in ta vroč plin
  97. devterija in tritija moramo zadržati.
  98. Trenutno nimamo materijala,
    ki bi zdržal
  99. tako visoke temperature,
    zate se poslužujemo trika.
  100. Ta vroč plin lahko zadržujemo
    z magnetnimi polji.
  101. In izkaže se, da to najlažje naredimo,
    če to magnetno polje oblikujemo
  102. v obliki obroča oziroma torusa.
  103. Na sliki vidimo notranjost
    takega torusa oziroma obroča.
  104. Takemu reaktorju pravimo
    tokamak. Na sliki je tokamak JET,
  105. Joint European Torus, ki se nahaja
    v Oxfordu v Veliki Britaniji.
  106. V notranjosti je človek za primerjavo
    velikosti, med obratovanjem ga ni.
  107. Notri je vakuum.
  108. 150 milijonov je res malo preveč,
    žejen bi postal.
  109. Okrog te posode obročaste oblike
    so magneti, ki notri ustvarjajo polje,
  110. ki je 100.000-krat močnejše
    od Zemeljskega magnetnega polja
  111. in na ta način zadrži ta vroč plin
    na sredini in preprečijo,
  112. da bi prišel v stik s steno.
  113. 150 milijonov stopinj celzija si je
    težko predstavljati,
  114. še težje pa si je predstavljati,
    kako doseči tako visoko temperaturo.
  115. Uporabljamo štiri
    različne načine segrevanja.
  116. Prvi način je uporovno segrevanje.
    Tega vsi poznamo,
  117. ker ga uporabljamo v naših likalnikih,
    električnih pečicah,
  118. električnih steklokeramičnih ploščah.
  119. Ko po žici teče električni tok
    se žica segreje zaradi upornosti.
  120. Podobno je ko po tokamaku spustimo tok;
    se vroč plin notri segreje.
  121. Ta tok je večji, kot v vaših pečicah,
    10 milijonov amperov,
  122. to je milijonkrat večji kot v vaši pečici.
  123. To je prvi način segrevanja.
  124. Drugi način segrevanja je z mikrovalovi.
  125. Podobno kot doma v mikrovalovni pečici
    segrevate hrano, ki vsebuje vodo,
  126. lahko tukaj s posebnimi mikrovalovnimi
    antenami segrevamo ta vroč plin.
  127. Le da so te mikrovalovne antene
    milijonkrat močnejše
  128. od tistih v vaši domači pečici.
  129. In tretji način segrevanja
    je segrevanje z vbrizgavanjem delcev.
  130. Na začetku sem omenil, da je temperatura
    merilo za hitrost molekul.
  131. In če zunaj tega tokamaka
    postavimo pospeševalnik,
  132. kjer te delce pospešimo na visoko hitrost
  133. in potem devterij in tritij brizgamo
    noter v tokamak,
  134. bosta ta dva, devterij in tritij,
    z visoko hitrostjo priletela noter
  135. in svojo energijo oddala drugim delcem.
  136. Kot pri biljardu, začnete s kroglami,
    ki so na sredini razporejene v trikotnik.
  137. Beli krogli daste visoko energijo,
    da jo pospešite, ostale mirujejo.
  138. Ko bela krogla trči v ostale jim preda
    svojo energijo in dvigne temperaturo.
  139. To je enak način.
  140. In četrti način segrevanja je stiskanje.
  141. Če plazmo (vroč plin) s posebnimi magneti
    stisnemo, se segreje.
  142. Podobno kot doma, če polnite gumo,
    se zračna tlačilka,
  143. s katero polnite zračnico
    na kolesu, segreje.
  144. Poskusite enkrat.
  145. Zakaj tega še nimamo.
  146. Znanstveniki in raziskovalci na področju
    fuzije se dostikrat šalimo,
  147. da je razvoj fuzije konstanten.
  148. Namreč že 50 let govorimo,
    da čez 50 let pa res bo.
  149. Ampak zakaj jaz vrjamem, da nam bo uspelo?
    Ker nam je že uspelo.
  150. Namreč leta 1997 smo na tokamaku
    JET dosegli tole.
  151. Na delu slike vidite tokamak
    med obratovanjem.
  152. Dosegli smo zlivanje devterija in tritija
    in proizvedli moč 16 megavatov.
  153. 16 megavatov ustreza moči
    tipične hidroelektrarne na reki Savi.
  154. Žal smo za segrevanje plazme
    porabili malo več: 28 megavatov.
  155. Tako pač je.
  156. (Smeh)
    (Aplavz)
  157. Kje je problem?
    JET je relativno majhna zadeva,
  158. na sliki boste videli, da je kar velik,
    ampak majhen.
  159. Za fuzijski reaktor je majhen.
  160. Majhne stvari se hitreje ohlajajo.
  161. Predstavljajte si nedeljsko kosilo.
  162. Greste k mami, mama da jušnik
    vroče goveje juhe na mizo.
  163. Ta jušnik je relativno velik
    v primerjavi s krožnikom
  164. in tam bo juha ostala vroča še uro in pol.
  165. Ko date to juho iz jušnika na krožnik
  166. se bo tam ohladila v 15 minutah,
    če je ne boste prej pojedli.
  167. Če date iz krožnika na žlico, malo
    popihate, se bo takoj ohladila.
  168. Skratka male stvari se hitreje ohlajajo.
  169. Vidite JET, relativno velik v primerjavi
    s človekom, ampak gradimo že ITER.
  170. ITER je večji tokamak, ki ga gradimo v kraju
    Cadarache na jugu Francije v Provansi.
  171. Izjemno lep kraj.
  172. To da je gradnja ITER
    pomemben projekt, priča tudi to,
  173. da pri njem sodeluje
    več kot polovica človeštva.
  174. Pri gradnji ITERja so moč združile
    Evropska unija, Rusija, Indija, Kitajska,
  175. Južna Koreja, Japonska in ZDA.
  176. To so države za katere bi rekli, če berete
    časopise, da se med seboj samo kregajo.
  177. Ampak pri tem projektu
    so združile moč in ga gradijo.
  178. ITER bo večji, proizvedel
    bo 500 megavatov moči,
  179. to je četrtina toplotne moči
    jedrske elektrarne Krško.
  180. In proizvedel bo desetkrat več energije,
  181. kot jo bomo porabili
    za segrevanje tega vročega plina.
  182. ITER bo predstavljal pomemben korak,
    pomemben testni reaktor,
  183. kjer bomo testirali tehnologije
    za novo elektrarno.
  184. Eden od izzivov s katerim se soočamo
    v ITERju je, da bomo v tej napravi imeli
  185. na eni strani, tam kjer vidite roza,
    to je ta vroč plin,
  186. tam bo 150 milijonov stopinj celzija.
  187. In dva metra stran bodo magneti,
    ki bodo hlajeni na - 270 stopinj celzija.
  188. Dva metra stran boste imeli najvišje
    temperature in najnižje temperature
  189. na Zemlji.
  190. Ampak to nam bo uspelo.
  191. Zakaj jaz verjamem v fuzijo?
  192. Leta 2004, ko sem diplomiral,
    sem poslušal predavanje o fuziji.
  193. Bil sem čisto navdušen in sem si rekel,
    to je to kar potrebujemo, to grem študirat.
  194. Potem sem delal doktorat
    in ko sem videl koliko problemov je,
  195. koliko izzivov, sem rekel,
    to nam ne bo nikoli uspelo.
  196. Tu ni možnosti da uspe.
  197. Po doktoratu sem šel na podoktorsko
    usposabljanje na JET,
  198. Oxfordshire, Velika Britanija.
  199. Ko sem videl JET, ko sem videl
    koliko problemov smo že rešili,
  200. ko sem videl da JET deluje in ko sedaj
    vidim, da delamo ITER 30 let kasneje,
  201. vse gre po planu, danes imamo boljše
    materijale, boljše računalniške modele,
  202. boljše sisteme vodenja, boljše detektorje,
    ni drugega kot da nam bo uspelo.
  203. ITER bo predvidoma začel obratovati leta
    2025 in bo predstavljal osnovo za gradnjo
  204. fuzijskih elektrarn, ki jih načrtujemo
    med letoma 2040 in 2050.
  205. Ko bomo enkrat naredili fuzijske
    elektrarne, to ne bo več tehnološki,
  206. ampak tudi družbeni preboj, namreč vojne
    za energetske vire ne bodo več potrebne,
  207. saj bo gorivo voda, ki je dostopna
    praktično povsod.
  208. Seveda to ne pomeni, da ne bo več vojn,
    bo pa en razlog manj.
  209. Jaz verjamem, da bo fuzija skupaj
    s klasično jedrsko energijo,
  210. skupaj s sončno energijo
    in ostalimi obnovljivimi viri
  211. predstavljala varen, trajnosten
    in brezogljičen vir energije v prihodnosti.
  212. Antične pripovedke pravijo da je Prometej
    dal človeštvu prvo pravo tehnologijo,
  213. to je ogenj, ki ga je ukradel bogovom.
  214. In jaz verjamem, da bomo
    mi njegovi dostojni nasledniki
  215. in bomo človeštvu prinesli
    Sonce na Zemljo.
  216. Hvala.