Snaga fuzije je grozničavi san znanstvenika, ekologa i futurista gotovo cijelo stoljeće. Posljednjih nekoliko desetljeća znanstvenici su pokušavali pronaći način za stvaranje održivih fuzijskih reakcija koje bi ljudima pružile čistu, obilnu energiju, što bi konačno prekinulo našu ovisnost o fosilnim gorivima i drugim nečistim metodama.
Posljednjih godina učinjeni su mnogi pozitivni pomaci koji približavaju 'eru fuzije' stvarnosti. Nedavno su znanstvenici koji rade s Eksperimentalni napredni supravodljivi tokamak (ISTOK) – aka. “Kinesko umjetno sunce” – postavilo je novi rekord pregrijavanjem oblaka vodikove plazme na preko 100 milijuna stupnjeva – temperature koja je šest puta toplija od samog Sunca!
Dok su znanstvenici sposobni spojiti atome vodika kako bi proizveli energiju, kamen spoticanja oduvijek je bio dostizanje onoga što je poznato kao “točka loma”. Ovdje je energija proizvedena samoodrživom reakcijom fuzije jednaka energiji potrebnoj da se ona pokrene. I dok još nismo došli do ove točke, znanstvenici su sve vrijeme sve bliže.
Temperatura elektrona plazme preko 100 milijuna stupnjeva postignuta je 2018. na EAST-u. Zasluge: tim EAST
Trenutno, dvije najpopularnije metode za proizvodnju fuzijske snage su pristup inercijalnog zatvaranja i tokamak reaktor. U prvom slučaju, laseri se koriste za spajanje kuglica deuterija (H², ili 'teški vodik') kako bi se stvorila reakcija fuzije. U potonjem, proces uključuje zatvorenu komoru u obliku torusa koja koristi magnetska polja i unutarnju struju za ograničavanje visokoenergetske plazme.
Pregrijavanjem ove plazme i održavanjem njezine stabilnosti može se stvoriti samoodrživa fuzijska reakcija. Dok se drugi tokamak reaktori oslanjaju na magnetske zavojnice kako bi torus plazme bio stabilan, kineski EAST reaktor oslanja se na magnetska polja koja proizvodi plazma u pokretu kako bi održao torus pod kontrolom. To ga čini manje stabilnim, ali fizičarima omogućuje povećanje razine topline.
Nakon četiri mjeseca duge kampanje, znanstveni tim EAST-a uspio je integrirati četiri vrste snage grijanja kako bi postigao novi temperaturni rekord. To uključuje zagrijavanje nižih hibridnih valova, zagrijavanje elektronskim ciklotronskim valom, ionsko ciklotronsko rezonantno grijanje i zagrijavanje neutralnim snopom iona. Ovim kombiniranim metodama optimiziran je profil gustoće struje plazme.
Nakon što je znanstveni tim uspio optimizirati spajanje četiri različite tehnike grijanja, uspjeli su stvoriti oblak nabijenih čestica koji je sadržavao elektrone zagrijane na više od 100 milijuna °C. Također su premašili razinu ubrizgavanja snage od 10 megawata (MW) i povećali pohranjenu energiju plazme na 300 kilojoula (kJ).
Proširenje scenarija rada EAST u 2018., uz usporedbu njegovog pojačanog faktora zadržavanja energije s osnovnim scenarijem ITER-a. Zasluge: EAST Team
Ovo nije prvi put da su znanstvenici iz CASHIPS-a izvijestili o postizanju prekretnice fuzije. U 2016 , tim je objavio da su proizveli plin vodik koji je bio tri puta topliji od jezgre Sunca (približno 50 milijuna °C; 90 milijuna °F), te su uspjeli održati ovu temperaturu rekordnih 102 sekunde.
Ovim najnovijim eksperimentom, tim EAST ne samo da je udvostručio temperaturu torusa plazme (postavivši novi rekord), već je uspio riješiti i niz problema koji su ključni za postizanje stabilnog rada. Na primjer, riješili su ograničenje ispuha čestica i snage, čije vrijeme mora biti točno kako bi se održala trajna reakcija fuzije.
Eksperiment je također dao ključne podatke za validaciju modela odvoda topline, transporta i trenutnog pogona, a svi će to biti ključni za realizaciju nekoliko velikih fuzijskih projekata. To uključuje Međunarodni termonuklearni eksperimentalni reaktor (ITER), Ispitni reaktor kineskog fuzijskog inženjerstva (CFETR) i DEMONstracijska elektrana (DEMO).
Izvorno izgrađen 2006. EAST je postao potpuno otvoreno postrojenje za testiranje koje omogućuje globalnoj znanstvenoj zajednici provođenje operacija u stabilnom stanju i istraživanja fizike. A s obzirom na to da je tim EAST-a još jednom uspio stvoriti temperaturne uvjete znatno iznad Sunca, nadimak “kinesko umjetno sunce” jedva da se nateže!
Bliži se doba čiste energije, a ni trenutak prerano!
Daljnje čitanje: Institut za fiziku Hefei , Znanstveno upozorenje
