Rewolucyjny sposób produkcji energii. Stworzyli plazmę gorętszą niż Słońce
We Francji osiągnięto nowy rekord w dziedzinie fuzji jądrowej. Reaktor fuzyjny WEST pozwolił na utrzymanie plazmy o temperaturze 50 milionów stopni Celsjusza przez sześć minut. Dzięki postępowi w tej technologii możemy kiedyś dojść do momentu, gdzie będziemy mieli praktycznie nieograniczone źródło energii.
Technologia fuzji jądrowej ma potencjał, aby zrewolucjonizować nasze źródła energii. Naukowcy uczą się, jak kontrolować proces łączenia jąder atomowych. Jak donosi National Geographic, we francuskim reaktorze fuzyjnym WEST, udało się utrzymać plazmę w temperaturze 50 milionów stopni Celsjusza przez sześć minut. Jest to znacząco wyższa temperatura w porównaniu do tej panującej w jądrze Słońca, czyli 15 milionów stopni Celsjusza.
Ten rezultat uzyskali naukowcy z Princeton Plasma Physics Laboratory. Mimo że osiągnięcie nowego rekordu jest istotnym krokiem do opanowania technologii fuzji jądrowej, warto mieć świadomość, że prawdopodobnie minie jeszcze wiele lat, zanim będziemy mogli budować elektrownie oparte na tej technologii. Kluczowe jest zrozumienie, jak utrzymać plazmę stabilną nie tylko przez kilka minut, ale przez wiele godzin.
Fuzja jądrowa to proces, który naśladuje zjawiska zachodzące w sercu Słońca. Podczas fuzji, atomy wodoru łączą się, tworząc cięższy element – hel, i towarzyszy temu uwolnienie ogromnej ilości energii, większej niż w przypadku rozpadu jądrowego. Zgodnie z informacjami National Geographic, kilogram paliwa fuzyjnego, głównie mieszanki izotopów wodoru – deuteru i trytu, może wyprodukować energię czternaście milionów razy większą niż kilogram paliwa kopalnego, nie wydzielając przy tym gazów cieplarnianych. Te dane świadczą o tym, że fuzja jądrowa ma potencjał stać się źródłem nieograniczonej i czystej energii.
Sztuczne Słońce
Luis Delgado-Aparicio, dyrektor projektów zaawansowanych w PPPL, mówi o fuzji jądrowej jako o stworzeniu "Słońca na Ziemi", co jest niesamowicie trudne. Naukowcy muszą osiągnąć temperatury wyższe niż te w jądrze Słońca, aby zrekompensować niższe ciśnienie, w którym zachodzi fuzja.
Dodatkowo naukowcy stoją przed wyzwaniem utrzymania reakcji syntezy jąder atomowych, co jest trudne, ponieważ reakcja ta szybko wygasa, szczególnie jeśli mieszanka paliwowa jest zanieczyszczona. Kluczowe jest również utrzymanie długotrwałości fuzji – proces ten musi trwać wystarczająco długo, aby wygenerować więcej energii, niż potrzeba do nagrzania plazmy do pożądanej temperatury. Dotychczas nie udało się osiągnąć produkcji nadwyżki energii, chociaż ostatni rekord przyniósł 15% więcej energii niż wcześniejsze próby.
Reaktory fuzyjne - Tokamaki
Tokamaki to reaktory fuzyjne o kształcie obwarzanka z otworem w środku. Plazma w nich jest utrzymywana dzięki silnemu polu magnetycznemu. Kluczową kwestią konstrukcyjną jest materiał, z którego zbudowane są ściany reaktora.
Reaktor WEST początkowo zbudowano z węgla, który był łatwy w obróbce, ale pochłaniał tryt z mieszanki paliwowej. W 2012 roku zastąpiono go wolframem, mimo że ten materiał również ma wady. Pod wpływem wysokich temperatur wolfram topi się i zanieczyszcza plazmę, co prowadzi do ochłodzenia i zahamowania syntez jądrowych. Z wolframu zbudowane będą również części reaktora ITER, największego eksperymentalnego reaktora, który powstaje w południowej Francji.
Naukowcy z PPPL opracowali również ulepszone narzędzie diagnostyczne, które pozwala na precyzyjne monitorowanie temperatury plazmy i śledzenie niepożądanego przemieszczania się wolframu ze ścian. To doświadczenie będzie wykorzystane przy pracy nad reaktorem ITER.