Nowozelandzki startup OpenStar Technologies właśnie przeprowadził eksperyment, który może oznaczać istotny krok na długiej i wyboistej drodze ku opanowaniu energii termojądrowej. W laboratorium w Nowej Zelandii udało się bowiem osiągnąć stan, w którym półtonowy magnes nadprzewodzący unosi się w próżni, utrzymując jednocześnie plazmę o temperaturze przekraczającej milion stopni Celsjusza. To pierwszy na świecie udokumentowany test, gdzie do uwięzienia gorącej plazmy wykorzystano wyłącznie lewitujący magnes i to bez jakichkolwiek mechanicznych podpór.
Prototyp Junior i udany test lewitacji
Całe przedsięwzięcie opierało się na konstrukcji o nazwie Junior, w którą firma zainwestowała około 10 milionów dolarów. Sercem pięciometrowego prototypu jest komora próżniowa, w której zawisł wspomniany magnes. Jego zadaniem było wytworzenie pola magnetycznego na tyle silnego, by okiełznać plazmę rozgrzaną do ekstremalnej temperatury około 1000000 stopni Celsjusza. Utrzymanie tych niewyobrażalnie wysokich temperatur jest warunkiem absolutnie koniecznym, aby doszło do fuzji jąder atomowych i tym samym uwolnienia energii.
Czytaj też: Paliwo przyszłości przestało być czarną skrzynką. Neutrony zdradziły sekrety TRISO
Plazma o temperaturze rzędu 1000000°C brzmi imponująco, ale dla najbardziej klasycznej reakcji deuter-tryt warunki zapłonu to raczej “dobrze ponad 100 milionów stopni”. Oznacza, że obecny wynik należy czytać jako sprawdzian uwięzienia i stabilności, a nie jako krok tuż przed produkcją energii netto. Innymi słowy: sukces jest w geometrii i kontroli, nie w tym, że “już prawie świeci jak gwiazda”.
W całym projekcie kluczowe było usunięcie fizycznych podpór, które w tradycyjnych rozwiązaniach działają jak swoisty radiator, odprowadzając bezcenne ciepło i destabilizując cały proces. Sama eliminacja mechanicznych elementów podporowych to nie tylko kwestia poprawy wydajności, ale przede wszystkim praktyczny dowód, że koncepcja lewitującego dipola w ogóle ma prawo działać. Z drugiej strony dipol lewitujący ma jeden problem, który długo skutecznie hamował rozwój tej ścieżki: jeśli magnes ma wisieć bez połączeń, to jak dostarczyć mu energię i utrzymać pole magnetyczne na wymaganym poziomie? W tej kwestii OpenStar mocno akcentuje własne rozwiązanie tego wąskiego gardła, bo pokładowy układ zasilania dla nadprzewodnika, opisywany jako “flux pump”, oraz wykorzystanie nadprzewodników wysokotemperaturowych.
Kosmiczna inspiracja, czyli magnes niczym mini Jowisz
Podejście OpenStar diametralnie różni się od dominującego w światowych badaniach modelu tokamaka. Tam ogromne, zewnętrzne cewki magnetyczne formują plazmę w kształt torusa, czyli swojego rodzaju “oponki”. Rozwiązanie to, choć najbardziej zaawansowane, jest niezwykle kosztowne i skomplikowane. Nowozelandczycy postawili z kolei na zupełnie inną architekturę, wzorowaną na zjawiskach zachodzących w kosmosie. Umieścili pojedynczy, potężny magnes bezpośrednio wewnątrz chmury plazmy, naśladując tym samym sposób, w jaki magnetosfera planet gazowych, na przykład Jowisza, utrzymuje przez eony naładowane cząstki w swoich pasach radiacyjnych. W praktyce więc precyzyjnie kontrolowane pole magnetyczne utrzymuje magnes w zawieszeniu, a on z kolei otacza i stabilizuje plazmę, minimalizując straty energii.
Czytaj też: Zobaczyli światło w ciemności. Teraz nawet nasze smartfony będą przebijać mrok
Obecny prototyp jest aktualnie wyłącznie dowodem koncepcji, więc nie generuje więcej energii, niż sam zużywa do działania. Głównym celem specjalistów było jednak wykazanie, że stabilna lewitacja i jednoczesne utrzymanie ekstremalnie gorącej plazmy są możliwe. To absolutna podstawa dla dalszego rozwoju tej technologii, ale jeszcze nie przełom energetyczny. Gdyby jednak architekturę udało się skutecznie przeskalować, to mogłaby ona zaowocować reaktorami mniejszymi i potencjalnie tańszymi w budowie od gigantycznych tokamaków. Jest to zresztą kluczowa kwestia, bo finansowa bariera jest jednym z największych hamulców fuzji jądrowej. Projekty takie jak ITER pochłaniają miliardy euro i ich harmonogramy liczy się w dziesiątkach lat.
Czytaj też: Arka Noego na miarę naszych czasów. Co naprawdę znajdzie się w BioVault?
OpenStar twierdzi z kolei, że udana integracja systemu lewitacji potwierdza ścieżkę technologiczną do skalowania i to nawet w kierunku przyszłych komercyjnych elektrowni. Trudno jednak ocenić, na ile są to realne plany, a na ile wizja dalekiej przyszłości. Wyzwania pozostają ogromne. Samo utrzymanie plazmy przez ułamek sekundy to nie to samo, co zapewnienie stabilnej, ciągłej reakcji trwającej długie godziny. Potrzeba też materiałów, które wytrzymają lata bombardowania neutronami w tych ekstremalnych warunkach. Eksperyment z Nowej Zelandii jest jednak ważnym sygnałem, że poszukiwania alternatywnych dróg do fuzji wciąż trwają i mogą przynosić zaskakujące rezultaty.
