W ośrodku badawczym w prowincji Anhui chińskie „sztuczne słońce” działało ponad 17 minut w temperaturze 70 milionów stopni Celsjusza. To milowy krok w kierunku uruchomienia reaktora fuzji jądrowej. A to może oznaczać praktycznie niewyczerpywalne źródło czystej energii.
Wygląda na to, że Chiny dokonały nowego przełomu w dążeniu do czystej energii termojądrowej. Jedno z ich „sztucznych słońc” ustanowiło nowy rekord w utrzymaniu wysokiej temperatury. Eksperymentalny Zaawansowany Tokamak Nadprzewodnikowy HT-7U (EAST), urządzenie do badań nad reaktorem fuzji jądrowej, pracował w temperaturze 70 milionów stopni Celsjusza przez 1 056 sekund (17 minut i 36 sekund). Tym samym pobity został poprzedni rekord, wynoszący 390 sekund, ustanowiony przez tokamak Tore Supra we Francji w 2003 roku.
To już kolejny rekord chińskiego urządzenia – w maju EAST pracował w temperaturze 120 milionów stopni Celsjusza przez 101 sekund. W trakcie kolejnych 20 sekund obiekt osiągnął szczytową temperaturę 160 milionów stopni Celsjusza. Dla porównania warto dodać, że jest to ponad 10 razy wyższa temperatura niż panująca na powierzchni Słońca.
Chińskie sztuczne słońce bije kolejne rekordy
Gong Xianzu, badacz w Instytucie Fizyki Plazmy Chińskiej Akademii Nauk, powiedział, że „to są cele dla różnych etapów. To ostatnie osiągnięcie kładzie solidne naukowe i eksperymentalne podstawy przybliżające nas do uruchomienia reaktora fuzji jądrowej”. Gong był odpowiedzialny za ten eksperyment urządzenia EAST, które znajduje się w Instytucie Nauk Fizycznych Akademii w Hefei w prowincji Anhui. Potocznie na ten obiekt mówi się „sztuczne słonce”, ponieważ naśladuje on reakcję fuzji jądrowej, która zasila prawdziwe Słońce. W procesie tym wykorzystuje się jako paliwo wodór i deuter.
Sukces w wytwarzaniu użytecznych ilości energii za pomocą fuzji jądrowej zmieniłby świat, ale jest to niezwykle trudne do osiągnięcia. Polega na odtworzeniu procesów zachodzących w sercu gwiazdy, gdzie wysokie ciśnienie i temperatura ściskają jądra atomowe tak mocno, że tworzą one nowe pierwiastki.
W przypadku gwiazd takich jak Słońce, te jądra to wodór, który łączy się w hel. Ponieważ jedno jądro helu jest mniej masywne niż cztery jądra wodoru, z których powstało, nadmiar masy jest wypromieniowywany w postaci ciepła i światła. Na naszym blogu regularnie zajmujemy się najbliższą nam gwiazdą. Pisaliśmy o niej kilkukrotnie, na przykład w tekście „Największy rozbłysk słoneczny od czterech lat”.
Generuje to ogromną ilość energii – wystarczającą do zasilenia gwiazdy – a naukowcy starają się wykorzystać ten sam proces tutaj – na Ziemi. Oczywiście, wytworzenie ciepła i ciśnienia, jakie można znaleźć w sercu gwiazdy, stanowi poważne wyzwanie i istnieją różne technologie, aby mu sprostać. W tokamaku plazma jest przegrzewana i zamykana w kształcie torusa, czyli pączka, przez potężne pola magnetyczne.
Sztuczne słońce sprawia problemy, ale zapewni nam czystą energię
Jednak utrzymanie tej zamkniętej, przegrzanej plazmy przez dłuższy czas w celu uzyskania dłuższych czasów reakcji jest kolejnym problemem. Przegrzana plazma jest chaotyczna i turbulentna, podatna na niestabilności, co prowadzi do wycieków.
Energia syntezy jądrowej jest uważana za „energię ostateczną”. Być może zapewni nam przyszłość neutralną pod względem emisji dwutlenku węgla. Wodór i deuter to gazy, które występują w dużych ilościach na Ziemi, są czyste i zawierają minimalną ilość odpadów.
Jednakże, pomimo trwających od dziesięcioleci eksperymentów, reaktory termojądrowe są wciąż dalekie od rzeczywistości. Dwa główne wyzwania to utrzymanie temperatury powyżej 100 milionów stopni Celsjusza i działanie na stabilnym poziomie przez długi czas.
EAST jest jednym z trzech głównych tokamaków działających w Chinach. Podobne próby prowadzone są w Stanach Zjednoczonych, Europie, Rosji i Korei Południowej. Chiny są również wśród 35 krajów zaangażowanych w Międzynarodowy Eksperymentalny Reaktor Termojądrowy (ITER) we Francji. Prawdziwie „czysta energia” to temat, który powinien interesować nas wszystkich. Na naszym blogu zajmowaliśmy się już tym, na przykład w tekście „Synteza jądrowa – jesteśmy krok bliżej prawdziwej rewolucji energetycznej”.
Źródła: South China Morning Post i Science Alert