Zaledwie kilka miesięcy temu pisaliśmy o rekordach ustanowionych przez koreańskie „sztuczne Słońce”, czyli eksperymentalny reaktor termojądrowy. Korea Superconducting Tokamak Advanced Research (KSTAR) pozwolił naukowcom uzyskać plazmę o temperaturze jonów powyżej 100 milionów stopni Celsjusza. Koreańskim naukowcom udało się utrzymać ekstremalną temperaturę przez 20 sekund.  

To co jeszcze wczoraj uważano za sukces, dziś nie jest już aktualne. Fizycy z Chin zdołali pobić ten wynik, osiągając temperaturę plazmy na poziomie 120 milionów st. C i utrzymać ją przez 101 sekund. To oznacza, że wcześniejszy rekord został pobity pięciokrotnie!  

Chińskim naukowcom udało się też osiągnąć jeszcze wyższą temperaturę – 160 mln st. C – którą zdołali utrzymać przez 20 sekund. Oba osiągnięcia stanowią bardzo ważny krok w kierunku dalszych prac nad kontrolowaną energią termojądrową. 

Następny cel – utrzymanie plazmy w reaktorze przez tydzień 

Sztuczne Słońce”, czyli urządzenie zwane tokamakiem, znajduje się w Instytucie Nauk Fizycznych Hefei Chińskiej Akademii Nauk. Zostało zaprojektowane w celu odtworzenia procesu syntezy jądrowej (fuzji), która występuje naturalnie na Słońcu i innych gwiazdach. Sukces tego przedsięwzięcia mógłby zapewnić nam bardzo wydajne źródło czystej energii. 

Aby to osiągnąć, kluczowe jest utrzymanie temperatury plazmy na stałym poziomie przez długi czas i możliwość kontrolowania całego procesu. Według Li Miao, dyrektora wydziału fizyki Uniwersytetu Nauki i Technologii w Shenzhen, ostatnie osiągnięcia są kamieniem milowym na drodze do osiągnięcia tego celu. Jego zdaniem następnym wielkim przełomem będzie zdolność do utrzymania stabilnej temperatury przez tydzień.  

Czysta energia termojądrowa będzie dostępna za 30 lat 

Osiągnięcie temperatury plazmy powyżej 100 mln st. C jest najważniejszym wyzwaniem w okiełznaniu fuzji jądrowej. Powszechnie uważa się, że temperatura w jądrze prawdziwego Słońca wynosi 15 mln st. C, co oznacza, że plazma w rdzeniu „sztucznego Słońca” będzie kilkukrotnie gorętsza. Jednak wewnątrz Słońca panuje ogromne ciśnienie, którego nie da się osiągnąć na Ziemi. Dlatego reaktory termojądrowe muszą stosować tak ogromne temperatury. 

Energia wytwarzana w reakcji syntezy jądrowej może być najbardziej niezawodną i najczystszą energią, jaką kiedykolwiek będziemy w stanie wyprodukować – twierdzi Lin Boqiang, dyrektor Chińskiego Centrum Badań Energetycznych. Dodaje, że gdy technologia osiągnie poziom pozwalający na komercyjne wykorzystanie energii termojądrowej, korzyści ekonomiczne będą ogromne.  

Równocześnie Lin przypomina, że technologia ta nadal jest w fazie eksperymentalnej, a na jej zastosowanie poza laboratorium będziemy musieli poczekać jeszcze co najmniej 30 lat. Póki co samo urządzenie zużywa więcej energii, niż jest w stanie wytworzyć. Docelowo fuzja termojądrowa ma produkować nadwyżkę energii, którą zamienimy na prąd elektryczny.  

Globalny projekt dla energetyki termojądrowej 

Szacunki Lina mogą być bliskie prawdzie, mimo że tempo postępów w dziedzinie energetyki termojądrowej jest obiecujące. Jeszcze rok temu rekord „sztucznego Słońca” należał do Korei i wynosił zaledwie 8 sekund, teraz Chiny utrzymały super gorącą plazmę przez 101 sekund.  Koreańscy naukowcy mają nadzieję, że do 2025 roku będą w stanie utrzymać 100 mln stopni przez 300 sekund. Przy tym tempie rzeczywiście przyjdzie nam jeszcze poczekać na czystą energię ze „sztucznego Słońca”.  

Chiński EAST (Experimental Advanced Superconducting Tokamak)  jest częścią międzynarodowego eksperymentalnego reaktora termojądrowego (ITER). To globalny projekt naukowy powstały dzięki współpracy Chin, UE, Indii, Japonii, Rosji, USA i Korei.  

Urządzenia do syntezy jądrowej, takie jak EAST, wykorzystują izotopy wodoru do tworzenia rozgrzanej plazmy, w której jądra atomowe i elektrony są oddzielone od siebie. Ogromna temperatura sprawia, że w plazmie zachodzą te same reakcje, które zachodzą na Słońcu: jądra wodoru łączą się w jądra helu, uwalniając przy okazji część energii. Tę energię będziemy mogli wykorzystać do produkcji elektryczności.  

 

Źródło: XinhuaNet.