Kā uz Zemes atkārtot procesu, kas notiek Saulē? LU pētnieki strādā pie nākotnes kodolsintēzes tehnoloģijām

Author
Matīss Sondars (LU Eksakto zinātņu un tehnoloģiju fakultātes Ķīmiskās fizikas institūta pētnieks)

2. jūnijs, 2026. gads

zinātne dabaszinātnes

Kodolsintēze ir process, kurā, saplūstot vieglu atomu kodoliem, izdalās liels enerģijas daudzums. Tas norisinās arī Saules iekšienē. Lai gan kodolsintēze vēl netiek izmantota komerciālai enerģijas ieguvei, zinātnieki visā pasaulē strādā pie tās attīstības, jo nākotnē tā varētu nodrošināt efektīvu enerģijas ražošanu ar salīdzinoši nelielu radioaktīvo atkritumu daudzumu. 

vivek-doshi-obsBswnv7FI-unsplash.jpg
Ilustratīvs attēls. Autors: Vivek Doshi, unsplash.com

Šajā jomā iesaistīti arī Latvijas Universitātes (LU) Eksakto zinātņu un tehnoloģiju fakultātes (EZTF) Ķīmiskās fizikas institūta (ĶFI) pētnieki sadarbībā ar Latvijas uzņēmumiem "Naco Technologies" un "Allatherm". Viņi izstrādā risinājumus tritija jeb radioaktīvā ūdeņraža atdalīšanai un attīrīšanai. Tritiju nākotnē paredzēts izmantot kā kodoldegvielu kodolsintēzes reaktoros, tāpēc efektīvas tā iegūšanas un pārstrādes metodes ir būtiskas kodolenerģētikas attīstībai. 

Kas ir tritijs, un kāpēc tas ir svarīgs?

Tritijs ir ūdeņraža izotops, kas no izplatītākā ūdeņraža izotopa – protija – atšķiras ar diviem papildu neitroniem atoma kodolā, kā rezultātā tā kodols ir nestabils un radioaktīvs. Kodolsintēzē enerģiju iegūst, saplūstot tritija un deitērija (smagā ūdeņraža) kodoliem, un šajā procesā izdalās ļoti liels enerģijas daudzums. 

Papildus potenciālajai izmantošanai kodolsintēzē, tritiju lieto arī ūdens aprites pētījumos, bioloģijas un vides zinātnēs kā radiomarķieri, kā arī atsevišķos pašizgaismojošos materiālos un ierīcēs, piemēram, pulksteņu ciparnīcās. 

Tritijs dabā ir sastopams ļoti nelielā daudzumā. Neliela tā daļa veidojas atmosfērā kosmiskā starojuma ietekmē, bet paaugstināts tritija daudzums vidē vēsturiski radies arī kodolieroču izmēģinājumu dēļ. 

Tomēr mūsdienās būtiska daļa tritija ir saistīta ar kodolenerģētiku – tas rodas kā blakusprodukts kodolreaktoros un ir sastopams arī atomelektrostaciju (AES) radioaktīvajos atkritumos. 

Kāpēc tritijs jāatdala? 

Pašlaik tritija atdalīšanas tehnoloģijas galvenokārt attīsta kodolsintēzes vajadzībām. Tās ir svarīgas gan tritija iegūšanai un attīrīšanai, piemēram, no atomelektrostaciju dzesēšanas ūdeņiem, gan arī kodolsintēzes degvielas ciklā. Tas ir būtiski, jo kodolsintēzes procesā tiek izmantota tikai neliela daļa deitērija un tritija, savukārt neizlietotā degviela ir jāatdala un jāattīra, lai to varētu izmantot atkārtoti.

Tritija atdalīšana ir svarīga arī noteiktu veidu atomelektrostacijās, īpaši kodoldalīšanās reaktoros, kur izmanto smago ūdeni [ūdeni, kura sastāvā parastā ūdeņraža vietā ir deitērijs jeb smagais ūdeņradis – red. piez.]. Šādu reaktoru darbības laikā ūdenī var uzkrāties salīdzinoši liels tritija daudzums, tāpēc drošības un efektivitātes dēļ tas ir jāatdala un jāattīra. Pašlaik Rumānijā tiek būvēta pirmā tritija atdalīšanas iekārta Eiropā. 

Tritija atdalīšanas tehnoloģijas ir svarīgas arī vides aizsardzībai – īpaši radioloģisku avāriju gadījumos, kad vidē var nonākt liels tritija daudzums, kā tas notika pēc Fukušimas Daiiči atomelektrostacijas avārijas 2011. gadā. 

Tritija atdalīšanu no parastā ūdeņraža apgrūtina tas, ka šo izotopu un to savienojumu ķīmiskās un fizikālās īpašības ir ļoti līdzīgas. Tādēļ to atdalīšanai tradicionāli izmanto sarežģītas un energoietilpīgas metodes, piemēram, kriogēno destilāciju vai ķīmiskās katalītiskās apmaiņas procesus. Lai gan šīs tehnoloģijas ir efektīvas, tām nepieciešama apjomīga infrastruktūra un ievērojami resursi. 


Pētījumi Latvijas Universitātē 

LU zinātnieki pēta, kā membrānu īpašības ietekmē tritija atdalīšanas efektivitāti ūdens elektrolīzē un kā šo procesu iespējams uzlabot, membrānās iekļaujot nanomateriālus. Šī pieeja ir unikāla, jo ļauj ne tikai efektīvāk atdalīt izotopus, bet arī radīt materiālus, kas spēj darboties augsta starojuma apstākļos. Šādu risinājumu izstrāde pasaulē joprojām ir nozīmīgs pētniecības virziens. Papildus tam sadarbībā ar Latvijas uzņēmumu "Naco Technologies" tiek izstrādāti elektrolīzeriem paredzēti katalizatori un pētīta to ietekme uz ūdeņraža izotopu atdalīšanu. 

tritijs_LU zinatnieki.jpg
LU EZTF ĶFI zinātnieki. No kreisās: Anete Stīne Teimane, Elīna Pajuste, Laura Dace Pakalniete un Matīss Sondars

Papildus fundamentālajiem pētījumiem LU zinātnieku komanda kopā ar uzņēmumu "Allatherm" strādā arī pie ierīces prototipa, kas paredzēts efektīvai tritija atdalīšanai no ūdens. Sistēma apvieno elektrolīzeri, kurā tritijs tiek koncentrēts, un degšūnu, kas ļauj atgūt attīrītu ūdeni un vienlaikus ražot elektroenerģiju. Ar šo pētījumu LU zinātnieki sniedz būtisku pienesumu ilgtspējīgas enerģijas attīstībai, izstrādājot inovatīvus tehnoloģiskos risinājumus, kas var veicināt drošu un ilgtspējīgu kodolsintēzes enerģijas izmantošanu nākotnē.

Projektu Nr. 1.1.1.3/1/24/A/122 "Polimēru elektrolītu membrānu ar oglekļa nanostruktūru piedevām izstrāde elektroķīmiskai tritija bagātināšanai kodolsintēzes lietojumos" īsteno LU ĶFI sadarbībā ar SIA "Naco Technologies" un SIA "Allatherm".

 

saistītie raksti

sabiedrības veselība dabaszinātnes

No veselības pasliktināšanās līdz pat bēgļu plūsmām - klimata pārmaiņu draudi ir ļoti dažādi

Klimata pārmaiņu dēļ mēs jau saskaramies un saskarsimies ar daudzām problēmām. Ja tās neapzināsimies un nerīkosimies atbilstoši situācijām, varam piedzīvot ne tikai veselības pasliktināšanos, bet arī pieaugošu bēgļu plūsmu un nervu sabrukumu. Ir arī sīkākas lietas, ko pašlaik neapzināmies, piemēram…

Elmārs Barkāns, "Likums un Taisnība"

17. jūlijs, 2026. gads

zinātne sabiedrības veselība

Tā nav fantazēšana – reāli pētījumi, kas pavisam drīz būtiski var uzlabot smagu slimību ārstēšanu

Šis nav fantāzijas raksts par nākotnes medicīnu, kurā ar vienu burvju rīka pieskārienu izlabojam ķermenī visas vainas. Uzzināsim, ko mūsdienu zinātnes atklājumi patiešām tuvākajā desmitgadē varētu panākt cilvēku veselības uzlabošanā. Daļa no šīm iespējām jau patlaban tiek izmantotas, tikai ierobežo…

Linda Rozenbaha, Rīgas Stradiņa universitāte

16. jūlijs, 2026. gads

kosmoss zinātne

Aktīvo galaktiku kodolu optiskā un radio mainība - no intradiurnālām svārstībām līdz ilgtermiņa cikliem

7. jūlijā starptautiskā astrofizikas seminārā Ventspils Augstskolas Ventspils Starptautiskā radioastronomijas centra (VSRC) pētnieks un Latvijas Universitātes doktorants Vladislavs Bezrukovs prezentēja savu pētījumu rezultātus par aktīvo galaktiku kodolu (AGN) optisko un radio mainību. Seminārs bij…

Ventspils Augstskola

15. jūlijs, 2026. gads

dabaszinātnes sabiedrības veselība science

Iepazīsti jauno zinātnieci – Dagnija Tupiņa

Dagnija Tupiņa ir mikrobioloģe un pētniece Nacionālajā pētniecības un inovāciju centrā (NIRI)*, kur viņa īsteno pēcdoktorantūras projektu “B. burgdorferi flagellas apkakles un motora proteīnu strukturālā raksturošana”. Dagnijas darbs saistīts ar vakcīnu izstrādi Laima slimības novēršanai, kas ir vi…

Latvijas Jauno zinātnieku apvienība

14. jūlijs, 2026. gads