Kinesko ‘umjetno sunce‘ ostvarilo je novu prekretnicu na području nuklearne fuzije. Dana 12. travnja stvorena je supervruća fuzijska plazma, koja se održala 403 sekunde, Newsweek ističe da je pritom učinjen na korak bliže komercijalnoj fuzijskoj energiji, izvijestili su nacionalni mediji.
Nuklearna fuzija stvara energiju na isti način kao Sunce. Proces uključuje razbijanje dvaju atoma takvom snagom da se spoje u jedan, veći atom, oslobađajući ogromne količine energije u procesu.
Za razliku od nuklearne fisije - nuklearne reakcije koja se trenutno koristi u energetskom sektoru - fuzija ne stvara radioaktivni otpad. Proizvodi tri do četiri puta više energije od fisije i ne ispušta ugljični dioksid u atmosferu, za razliku od izgaranja fosilnih goriva.
Fuzija je također vrlo osjetljiv proces koji će se zaustaviti u djeliću sekunde ako ne budu stvoreni idealni uvjeti. Stoga ne postoji rizik da će se dogoditi nuklearno taljenje.
Ipak postoji jedan problem: fuzija zahtijeva ogromne količine energije za postizanje potrebne temperature i tlaka za tijek reakcije. Kao rezultat toga, znanstvenici još nisu uspjeli dobiti značajno više energije iz fuzijske reakcije nego što su uložili.
Istraživači diljem svijeta rade na prevladavanju ovih izazova, povećavajući učinkovitost procesa na više frontova kako bi oživjeli san o čistoj, gotovo neograničenoj fuzijskoj energiji.
Kinesko ‘umjetno sunce‘ službenog naziva Eksperimentalni napredni supervodljivi tokamak (EAST), čini to zadržavajući reakciju u ogromnoj spravi u obliku krafne koja se naziva tokamak.
Tokamak je naprava u obliku krafne koja koristi snažne magnete za zadržavanje kružnog toka supervruće plazme. Plazma - koja se ponekad naziva i četvrtim agregatnim stanjem - nastaje kada se atomi zagrijavaju do tako visokih temperatura da se raskomadaju, što rezultira juhom od negativno nabijenih elektrona i pozitivno nabijenih iona.
Ovi pozitivno nabijeni ioni obično se međusobno odbijaju, ali na suncu se stvara visok tlak zbog njegovih intenzivnih gravitacijskih sila koje guraju ione zajedno i nadvladavaju to odbijanje.
Međutim, na Zemlji je to gotovo nemoguće replicirati, pa se plazma mora još više zagrijati, na temperature otprilike šest puta više od središta Sunca ili više.
Da bi se održale te supervruće temperature, plazma mora biti sadržana u malom području, a to je malo mjesto na koje dolaze magneti.
- U biti, imate sustav vrlo velikih magneta. Polje potrebno za kontrolu plazme generira se propuštanjem velikih struja kroz neke velike vodiče, rekao je ranije za Newsweek Tony Langtry, voditelj inženjeringa u britanskoj tvrtki Tokamak Energy.
- Dok struja prolazi kroz te vodiče, oni stvaraju magnetska polja, a budući da plazma također ima struju, ona reagira na ta polja i može ju kontrolirati.
U prošlosti su za izradu ovih magneta korišteni metali poput bakra. No, kada struja prođe kroz te konvencionalne materijale, njihova će se struktura oduprijeti protoku električne energije, što znači da će dio uložene energije biti izgubljen.
Jedna od brojnih značajki koja EAST-u omogućuje učinkovito postizanje i održavanje visokih temperatura je korištenje supravodljivih magneta.
Supervodiči su materijali koji proizvode nulti otpor i ne gube toplinu pod pravim uvjetima.
Tvrtke poput Tokamak Energyja rade na razvoju sljedeće generacije supravodiča koji rade još učinkovitije na ovim višim temperaturama.
Dok je EAST - koji se nalazi na Institutu za fiziku plazme, u sklopu Kineske akademije znanosti u Hefeiju, prije održavaju plazmu na dulje razdoblje, nedavni rekord od 403 sekunde značajan je zbog stanja u kojemu su se te čestice držale.
Song Yuntao, direktor Instituta za fiziku plazme Kineske akademije znanosti, rekao je da je plazma bila održavana u ‘visokom ograničenomm‘ načinu rada, koji podržava višu temperaturu i gustoću čestica i postavlja temelje za učinkovitiju proizvodnju anergije.
Ovo postignuće srušilo je prethodni rekord reaktora za plazmu visoke zatvorenosti u stabilnom stanju, koji je 2017. godine postavljen na 101 sekundu.
- Ovo je još jedno značajno postignuće u fuziji, koje je omogućeno korištenjem supravodljivih magneta. Dugo trajanje impulsa s kratkim intervalima između impulsa potrebno je za visoku izlaznu snagu u fuzijskim elektranama, rekao je za Newsweek suosnivač i izvršni potpredsjednik Tokamak Energyja David Kingham.
Prema riječima Tima Bestwicka, glavnog tehnološkog službenika Uprave za atomsku energiju Velike Britanije, produljenje vremena za održivu i kontroliranu plazmu poput ove uključuje tri stvari.
- Imati strojeve koji mogu raditi dulje vrijeme; moći isporučiti trajnu snagu grijanja u plazmu i mogućnost praćenja i kontrole plazme.
EAST je započeo s radom 2006. godine i pridonio je 35-godišnjoj suradnji između Kine, EU-a, Indije, Japana, Južne Koreje, Rusije, Ujedinjenog kraljevstva i SAD-a na razvoju i optimizaciji najvećeg stroja za tokamak na svijetu, ITER-a, koji se trenutno gradi u Francuskoj. Očekuje se da će ITER proizvesti svoju prvu plazmu krajem 2025. godine, a rad u punom opsegu započeti 2035. godine.
- Kina ima aktivan program fuzije i intenzivno je uključena u međunarodni program ITER. Ovaj rezultat pokazuje očekivani napredak u ovom polju, rekao je Bestwick.
Navedeno je ostvarenje užarilo i društvene mreže na kojima se mogu vidjeti i komentari odobravanja kineskog otkrića, ali i oni koji se ovako nečeg plaše. "Opet čovjek oponaša Boga", zaključio je jedan korisnik.