Nature: 100 milionów kelwinów przez pół minuty
Fot. Fotolia
Koreańskim naukowcom udało się pokonać kolejną barierę na drodze do praktycznego wykorzystania energii termojądrowej. Utrzymali stabilną temperaturę reakcję fuzji termojądrowej przekraczającą 100 milionów kelwinów przez 30 sekund - informuje „Nature”.
Prace nad wykorzystaniem syntezy jądrowej do wytwarzania energii trwają od dziesięcioleci. O ile ani czas, ani temperatura z osobna nie są rekordowe, utrzymanie tak wysokiej temperatury reakcji jak 100 milionów kelwinów przez pół minuty to duże osiągnięcie. Większość ekspertów jest zdania, że przeprowadzanie wymagającej wysokiej temperatury reakcji powstawania helu z będących izotopami wodoru, deuteru i trytu stanie się technicznie wykonalne w dużej skali oraz opłacalne w ciągu kilkudziesięciu lat.
Trwają prace nad projektami komercyjnych reaktorów, a we Francji budowany jest duży eksperymentalny reaktor termojądrowy ITER.
Teraz długotrwałe i stabilne utrzymanie wysokiej temperatury udało się profesorowi Yong-Su Na z Seoul National University w Korei Południowej i jego współpracownikom. Przebieg eksperymentu sugeruje, że fuzja jądrowa to coraz bardziej tylko problem inżynieryjny, który można rozwiązać przez rozwiązanie problemów technicznych. Chodzi o kontrolę zjonizowanej plazmy – jeśli zetknie się ona ze ściankami reaktora, gwałtownie się ochłodzi, co zahamuje reakcję i spowoduje poważne uszkodzenie komory, w której znajduje się plazma.
Aby uniknąć takich zdarzeń stosuje się do utrzymywania plazmy pola magnetyczne o odpowiednim kształcie. Chodzi głównie o metody ETB oraz ITB, które jednak nie są pozbawione wad.
Koreański zespół wykorzystał zmodyfikowaną technikę ITB w urządzeniu Korea Superconducting Tokamak Advanced Research (KSTAR), osiągając znacznie niższą gęstość plazmy, której temperatura jest najwyższa w jej centrum i spada tym bardziej, im od niego dalej. Tak zaprojektowany reaktor powinien być trwalszy od dotychczasowych.
Aby zwiększyć energię wytwarzaną przez reaktor, można rozgrzać plazmę, zwiększyć jej gęstość albo wydłużyć czas utrzymywania. W tym wypadku mniejsza gęstość jest kompensowana przez wysoką temperaturę.
Wciąż istotnym problemem pozostaje odprowadzanie ciepła z reaktora i wykorzystywanie go do wytwarzania prądu elektrycznego. W przypadku koreańskiego eksperymentu reakcja została zatrzymana po 30 sekundach z powodu ograniczeń sprzętowych. Jednak w przyszłości powinny być możliwe dłuższe okresy działania. Na razie KSTAR został zamknięty w celu modernizacji – jego wnętrze zostanie wyłożone wolframem zamiast dotychczasowego węgla. Ma to poprawić odtwarzalność eksperymentów.
Źródło: DOI: 10.1038/s41586-022-05008-1 (PAP)
Autor: Paweł Wernicki
pmw/ ekr/
Przed dodaniem komentarza prosimy o zapoznanie z Regulaminem forum serwisu Nauka w Polsce.
