Често нарекуван „вештачко сонце“, кинескиот реактор за нуклеарна фузија проби важна граница во фузијата со испуштање плазма надвор од вообичаениот работен опсег, со што го унапредува веќе бавниот напредок на човештвото кон речиси неограничена чиста енергија.
Експерименталниот напреден суперпроводлив “токамак” (EAST) ја одржува плазмата – четвртата енергетска состојба на материјата – стабилна при екстремни густини, што претходно се сметаше за главна пречка за развојот на нуклеарната фузија, според соопштението на Кинеската академија на науките.
„Овие наоди укажуваат на практичен и скалабилен пат за проширување на границите на густината на токамаците од следната генерација и уредите за фузија запалени со плазма“, рече коавторот на студијата Пинг Жу, професор на Факултетот за електротехника и електронско инженерство на Универзитетот за наука и технологија во Кина.
Нуклеарната фузија нуди потенцијал за практично неограничена чиста енергија, односно енергија без големи количини на нуклеарен отпад или емисии на стакленички гасови што произлегуваат од согорувањето на фосилни горива. Новите наоди, објавени во списанието Science Advances, би можеле да го доближат човештвото до отклучување на овој извор на енергија.
Сепак, технологијата за нуклеарна фузија е во развој повеќе од 70 години и сè уште е во голема мера експериментална наука, при што реакторите обично трошат повеќе енергија отколку што произведуваат.
Фузиските реактори се дизајнирани да спојат два лесни атоми во еден потежок атом користејќи топлина и притисок. Притоа, тие ги рекреираат процесите што се случуваат на Сонцето. Сепак, Сонцето има многу поголем притисок од реакторите на Земјата, па научниците компензираат со одржување на топлата плазма на температури многу повисоки од Сонцето.
Кинескиот EAST е реактор со магнетно ограничување, или „токамак“, дизајниран да одржува континуирано согорување на плазмата подолги периоди. Реакторот ја загрева плазмата и ја ограничува во комора во облик на крофна користејќи силни магнетни полиња. Реакторите “токамак” сè уште не го достигнале палењето на фузијата – точката во која фузијата станува самоодржлива – но реакторот EAST го зголемува времето што може да го одржи стабилно, цврсто ограничено, плазма јамка.
Една од пречките за истражувачите на фузија е границата на густината позната како Гринвалдова граница, над која плазмата обично станува нестабилна. Оваа граница е проблематична бидејќи додека повисоките густини на плазмата им овозможуваат на атомите почесто да се судираат, со што се намалуваат трошоците за енергија на палењето, нестабилноста го нарушува процесот на фузија.
За да ја надминат Гринвалдовата граница, кинеските научници внимателно ја манипулирале интеракцијата на плазмата со ѕидовите на реакторот со контролирање на два клучни параметри за време на стартувањето на реакторот: почетниот притисок на горивниот гас и загревањето преку електронска циклотронска резонанца, фреквенцијата на која електроните во плазмата апсорбираат микробранови. Ова ѝ овозможило на плазмата да остане стабилна при екстремни густини од 1,3 до 1,65 пати поголема од Гринвалдовата граница, што е далеку над типичниот работен опсег од 0,8 до 1.
Пробивот постигнат со EAST им овозможи на истражувачите за прв пат да ја загреат плазмата до претходно теоретски предвидена состојба наречена „режим без густина“, во која плазмата останува стабилна како што густината се зголемува. Истражувањето се базира на теоријата за самоорганизација на плазма-ѕидот (PWCO), која предлага дека режимот без густина е можен кога интеракцијата помеѓу плазмата и ѕидовите на реакторот е внимателно избалансирана, се вели во соопштението.
Напредокот постигнат во Кина и САД ќе влијае на развојот на нови реактори. Двете земји се членки на програмата за Меѓународен термонуклеарен експериментален реактор (ITER), соработка на десетици земји за изградба на најголемиот “токамак” во светот во Франција.
ITER ќе биде уште еден експериментален реактор дизајниран да произведува долгорочна фузија за истражувачки цели, но би можел да го отвори патот за електрани со фузија. Се очекува ITER да започне со производство на фузиски реакции во целосен обем во 2039 година.
(N1)
(фото: Facebook)
