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

zinātnes komunikācija sasniegumi dabaszinātnes

No drosmīgas idejas līdz ERC intervijai: saruna ar LVKĶI pētnieci Lauru Andži

Pirms dažiem gadiem ideja par jaunas paaudzes slodzi nesošu biomateriālu no koksnes šķita gandrīz neticama. Taču tieši šī ideja aizveda Latvijas Valsts koksnes ķīmijas institūta (LVKĶI) vadošo pētnieci Lauru Andži līdz Eiropas Pētniecības padomes (ERC) Starting Grant konkursa noslēdzošajai atlases …

Latvijas Valsts koksnes ķīmijas institūts

7. jūlijs, 2026. gads

zinātne

Kā rodas latviešu valodas vārdi? LU pētnieki izveido unikālu datubāzi

Latvijas Universitātes Humanitāro zinātņu fakultātes valodnieki izstrādājuši jaunu un unikālu digitālu resursu "Latviešu valodas morfēmu un vārddarināšanas modeļu datubāze (LVMVMD)", kurā apkopoti sistēmiski dati par latviešu valodas vārdu uzbūvi un darināšanu. Datubāze balstīta uz vairāk nekā 75 0…

Andra Kalnača (Tenūrprofesore, Dr. philol., Latvijas Universitātes Humanitāro zinātņu fakultāte)

3. jūlijs, 2026. gads

dabaszinātnes

Mārtiņš Briedis: Jaunākās tehnoloģijas ornitoloģijā ir teju revolūcija

Ornitologs Mārtiņš Briedis ir vadošais pētnieks gan Latvijas Universitātes (LU) Bioloģijas institūtā, gan, pētot putnu migrāciju, jau gandrīz deviņus gadus strādā Šveices Ornitoloģijas institūtā (The Swiss Ornitological Institute). Par sevi M. Briedis saka: joprojām esmu ar vienu kāju Latvijā, tomē…

Ilze Kuzmina, Zinātnes Vēstnesis

30. jūnijs, 2026. gads

dabaszinātnes

El Ninjo, Omega, klimata pārmaiņas – kāpēc piedzīvojam arvien biežākus un postošākus karstuma viļņus?

Pēdējās dienās Latvijā novērojam ļoti stipru karstumu, taču visspēcīgāk tas izpaužas Francijā, Spānijā, Itālijā, arī daļā no Apvienotās Karalistes, Vācijas un Šveices. Kāpēc šādi karstuma viļņi notiek arvien biežāk? Un vai nākotnē tie kļūs arvien spēcīgāki? To skaidro zinātne.  El Ninjo20…

Delfi.lv, The Guardian, dw.com

29. jūnijs, 2026. gads