Направен клучен исчекор кон потенцијално обезбедување неограничена чиста енергија за човештвото
- Кинескиот реактор за нуклеарна фузија ЕАСТ успешно ја одржа плазмата стабилна при екстремни густини, правејќи голем пробив во областа на нуклеарната фузија и потенцијално доближувајќи го човештвото до искористување речиси неограничена чиста енергија
Честопати нарекуван „вештачко сонце“, кинескиот реактор за нуклеарна фузија проби важна граница во фузијата со испуштање плазма надвор од нормалниот работен опсег, со што го унапредува бавниот напредок на човештвото кон речиси неограничена чиста енергија.
Експерименталниот напреден суперспроводлив токамак (ЕАСТ) ја одржа плазмата – четвртата високоенергетска состојба на материјата – стабилна при екстремни густини, што претходно се сметаше за главна пречка во развојот на нуклеарната фузија, според соопштението на Кинеската академија на науките.
– Овие наоди укажуваат на практичен и скалабилен пат за проширување на границите на густината кај токамаците и уредите за фузија од следната генерација со плазма – рече коавторот на студијата Пинг Жу, професор на Факултетот за електротехника и електронско инженерство при Универзитетот за наука и технологија на Кина.
Нуклеарната фузија нуди потенцијал за речиси неограничена чиста енергија, односно енергија без големи количества нуклеарен отпад или емисии на стакленички гасови што произлегуваат од согорувањето фосилни горива. Новите наоди, објавени во списанието „Сајенс адвансес“, би можеле да го доближат човештвото до отклучување на овој извор на енергија.
Сепак, технологијата за нуклеарна фузија е во развој повеќе од 70 години и сè уште во голема мера е експериментална наука, при што реакторите обично трошат повеќе енергија отколку што произведуваат.
Фузиските реактори се дизајнирани да спојат два лесни атоми во еден потежок атом користејќи топлина и притисок. На тој начин тие ги рекреираат процесите што се случуваат на Сонцето. Сепак, Сонцето има многу поголем притисок од реакторите на Земјата, па научниците компензираат со одржување на топлата плазма на температури значително повисоки од Сонцето.
Кинескиот ЕАСТ е магнетно затворен реактор или токамак, дизајниран да одржува континуирано согорување на плазмата подолги периоди. Реакторот ја загрева плазмата и ја држи во комора во облик на крофна користејќи силни магнетни полиња. Реакторите токамак сè уште не го достигнале палењето на фузијата – точката во која фузијата станува самоодржлива – но реакторот ЕАСТ го зголемува времето што може да го одржи стабилно, силно ограничено, плазма-јамка.
Една пречка за истражувачите на фузија е границата на густина позната како Гринвалдова граница, над која плазмата обично станува нестабилна. Оваа граница е проблем бидејќи, иако повисоките густини на плазмата дозволуваат почести судири на атоми и со тоа ја намалуваат цената на енергијата за палење, нестабилноста го прекинува процесот на фузија.
За да ја надминат Гринвалдовата граница, кинеските научници внимателно ја управувале интеракцијата на плазмата со ѕидовите на реакторот со контролирање на два клучни параметри за време на стартувањето на реакторот: почетниот притисок на горивото и загревањето преку електронска циклотронска резонанца, односно фреквенцијата на која електроните во плазмата апсорбираат микробранови. Ова ѝ овозможи на плазмата да остане стабилна при екстремни густини од 1,3 до 1,65 пати поголема од Гринвалдовата граница, што е далеку над типичниот работен опсег на токамак од 0,8 до 1.
Ова не е првпат Гринвалдовата граница да биде прекршена. На пример, токамак во Националниот објект за фузија на Министерството за енергетика на САД во Сан Диего ја прекрши оваа граница во 2022 година, а во 2024 година истражувачите на Универзитетот во Висконсин-Медисон објавија дека одржале стабилна плазма на токамак на околу десет пати поголема од Гринвалдовата граница користејќи експериментален уред.
Сепак, пробивот во ЕАСТ им овозможи на истражувачите за првпат да ја загреат плазмата до претходно теоретизирана состојба наречена „режим со неограничена густина“, во која плазмата останува стабилна како што густината се зголемува. Истражувањето се базира на теоријата за самоорганизација на плазма-ѕид (ПВЦО), која предлага дека режим без густина е можен кога интеракцијата помеѓу плазмата и ѕидовите на реакторот е внимателно избалансирана, според соопштението.
Напредокот постигнат во Кина и САД ќе влијае на развојот на нови реактори. Двете земји се членки на програмата за Меѓународен термонуклеарен експериментален реактор (ИТЕР), соработка на десетици земји за изградба на најголемиот токамак во светот во Франција. ИТЕР ќе биде уште еден експериментален реактор дизајниран да создаде долготрајна фузија за истражувачки цели, но би можел да го отвори патот за електроцентрали со фузија. Се очекува ИТЕР да започне со производство на реакции на фузија во целосен обем во 2039 година.
