Cała magia dzieje się dzięki specjalnej kamerze rejestrującej materiał z zawrotną prędkością 16 tys. klatek na sekundę. To pozwala badaczom śledzić w czasie rzeczywistym zachowanie materiałów w plazmie rozgrzanej do temperatur sięgających dziesiątek milionów stopni Celsjusza – warunków porównywalnych z tymi panującymi w jądrze Słońca.
Czytaj też: Reaktory jądrowe działały na błędnych modelach przez lata. Prawda właśnie wyszła na jaw
Obrazy zarejestrowane przez Tokamak Energy ukazują prawdziwy spektakl barw, gdzie każdy kolor opowiada inną historię o procesach zachodzących w plazmie. Wstrzyknięcie gazu deuterowego, który stanowi paliwo dla reakcji fuzyjnej, widoczne jest jako jasnoróżowa poświata pojawiająca się w lewym górnym rogu obrazu. To dopiero początek fascynujących obserwacji.
Plazma tańczy w obiektywie Tokamak Energy
Najbardziej widowiskowe efekty powstają, gdy do wnętrza plazmy wprowadza się mikroskopijne granulki litu wielkości ziaren piasku. Te drobne cząsteczki działają jak naturalne znaczniki, zmieniając kolory w zależności od panujących warunków. W chłodniejszych, zewnętrznych obszarach emitują karmazynowo-czerwone światło, lecz gdy przenikają głębiej do gorętszego i gęstszego rdzenia, przekształcają się w zjonizowany lit i zaczynają świecić wyraźnym zielonkawo-żółtym blaskiem.
Czytaj też: W końcu wiadomo. Tak ściany z litu blokują tryt w reaktorach fuzyjnych
Zielone smugi litu okazują się szczególnie cenne dla naukowców, ponieważ pozwalają śledzić niewidoczne linie pola magnetycznego ograniczające plazmę i ujawniają jej trajektorię wewnątrz tokamaka. Można to porównać do obserwowania niewidzialnych autostrad, po których porusza się materia w najbardziej ekstremalnych warunkach na Ziemi.
Eksperymenty z kolorowym obrazowaniem stanowią część znacznie większego przedsięwzięcia o nazwie LEAPS, realizowanego we współpracy z amerykańskim Departamentem Energii oraz brytyjskim Departamentem Bezpieczeństwa Energetycznego. Program modernizacji ST40 o wartości 52 mln dol. koncentruje się na zastosowaniu powłok litowych na wszystkich komponentach stykających się z plazmą, techniki opracowanej przez Princeton Plasma Physics Laboratory, która w poprzednich eksperymentach wykazała znaczącą poprawę wydajności plazmy.
Modernizacja obejmuje również wymianę węglowych płytek ochronnych na molibden – metal ogniotrwały bardziej odpowiedni dla przyszłych elektrowni – oraz instalację nowej generacji diagnostyki do precyzyjniejszego pomiaru parametrów plazmy. ST40 to sferyczny tokamak o najwyższym polu magnetycznym na świecie, co czyni go unikalną platformą badawczą, a włączenie litu do tego systemu ma kluczowe znaczenie dla zrozumienia technologii umożliwiających komercjalne wykorzystanie energii fuzyjnej.
Nowa kamera kolorowa to coś więcej niż tylko efektowne narzędzie wizualizacji – stanowi kluczowy element diagnostyczny wspierający rozwój zaawansowanych trybów pracy reaktora. Szczególnie istotne są badania nad reżimami X-point radiator, obiecującym trybem pracy dla przyszłych elektrowni fuzyjnych, który ma na celu ochłodzenie plazmy zanim dotrze ona do komponentów reaktora, co znacząco zmniejsza ich zużycie bez pogorszenia wydajności całego systemu.
Fizyk Laura Zhang podkreśla praktyczne znaczenie nowego narzędzia, wskazując że kamera kolorowa pomaga natychmiast zidentyfikować, czy wprowadzane zanieczyszczenia gazowe promieniują w oczekiwanym miejscu i czy proszki litu rzeczywiście docierają do rdzenia plazmy. To wizualne potwierdzenie danych spektroskopowych dostarcza naukowcom dodatkowej pewności co do przebiegu eksperymentów.
Obecne prace znacząco poszerzają zrozumienie zachowania plazmy w kontekście skalowania do urządzeń fuzyjnych produkujących energię na skalę przemysłową. Kolorowe obrazowanie dostarcza cennych informacji o tym, jak różne materiały oddziałują w plazmie, co może okazać się kluczowe dla projektowania następnej generacji reaktorów. To kolejny, choć wciąż odległy od komercjalizacji, krok w długiej drodze ku opanowaniu energii, która napędza gwiazdy – proces wymagający zarówno cierpliwości, jak i zdrowego sceptycyzmu wobec kolejnych doniesień o przełomach.