“Sztuczne Słońce” gorętsze od prawdziwego, ale eksperyment trzeba było szybko przerwać

Koreańczycy są coraz bliżej osiągnięcia kontrolowanej fuzji jądrowej. Ich “sztuczne Słońce” wytworzyło plazmę o temperaturze 100 mln stopni Celsjusza i utrzymało ją przez 30 sekund. Gdyby nie ograniczenia technologiczne, eksperyment mógłby trwać dłużej.
KSTAR
KSTAR

Fuzja jądrowa to nadzieja na wydajne źródło czystej energii, znacznie lepszego od atomu czy nieodnawialnych źródeł energii. Nie bez powodu nad reaktorami termojądrowymi pracują naukowcy z całego świata, a projekty badawcze jak ITER integrują specjalistów z różnych placówek. W Korei Południowej, w tokamaku KSTAR przez 30 sekund udało się podtrzymać reakcję fuzji jądrowej plazmy o temperaturze przekraczającej 100 mln oC. Chociaż sama długość i temperatura nie są rekordowe, to połączenie obu aspektów – ciepła i stabilności – jest ważnym osiągnięciem. Szczegóły badań opublikowano w czasopiśmie Nature.

Koreańskie “Sztuczne Słońce”. Ważne 30 sekund, ale to dopiero początek

Większość naukowców nie ma złudzeń – od opanowania energii termojądrowej wciąż dzielą nas dekady. Stopniowo zbliżamy się do tego momentu, a przyszłe pokolenia będą czerpać korzyści z fuzji jądrowej. Duże nadzieje wiąże się z projektem ITER, czyli Międzynarodowym Eksperymentalnym Reaktorem Termonuklearnym, który powstaje w centrum badawczym Cadarache w pobliżu Marsylii, na południu Francji. Ale także w Azji trwają prace nad okiełznaniem “energii Słońca” – jednym z realizowanych projektów jest koreański tokamak KSTAR.

Teraz zespołowi prof. Yong-Su Na z Narodowego Uniwersytetu Seulskiego udało utrzymać plazmę wytwarzaną w reaktorach termojądrowych w stabilnym stanie przez 30 sekund. Jej kontrola ma ogromne znaczenie. Jeżeli plazma dotknie ścianek reaktora, gwałtownie się ochładza, tłumiąc reakcję i powodując znaczne uszkodzenia komory, w której się znajduje. Naukowcy zwykle stosują różne kształty pól magnetycznych, aby powstrzymać plazmę – niektórzy używają krawędziowej bariery transportowej (ETB), która kształtuje plazmę z ostrym odcięciem ciśnienia w pobliżu ściany reaktora, co powstrzymuje ucieczkę ciepła i plazmy. Inne stosują wewnętrzną barierę transportową (ITB), która wytwarza wyższe ciśnienie bliżej środka plazmy. Jednak oba te rozwiązania mogą powodować niestabilność.

Zespół prof. Na zastosował zmodyfikowaną technikę ITB w reaktorze KSTAR (Korea Superconducting Tokamak Advanced Research), uzyskując znacznie mniejszą gęstość plazmy. Podejście to pozwala na zwiększenie temperatury w centrum plazmy i obniżenie jej na obrzeżach, co docelowo wydłuży żywotność samego reaktora.

Czytaj też: Fuzja jądrowa coraz bliżej. Reaktor Wendelstein 7-X osiągnął temperaturę 30 milionów kelwinów

Reakcję zatrzymano po 30 sekundach tylko z powodu ograniczeń sprzętowych. Eksperci szacują, że w niedalekiej przyszłości będą możliwe jeszcze dłuższe okresy. KSTAR został obecnie zamknięty w celu modernizacji – elementy węglowe w ścianach reaktora zostały zastąpione wolframem, co zdaniem prof. Na poprawi powtarzalność eksperymentów.

Zagraniczni naukowcy pracujący nad fuzją jądrową chwalą osiągnięcie Koreańczyków i przewidują, że może ono być przydatne dla globalnych prac nad reaktorami termojądrowymi.