Fuzioni reaktor u južnoj Francuskoj, nazvan VEST, upravo je postigao važnu prekretnicu koja nas dovodi korak bliže čistoj, održivoj, gotovo neograničenoj energiji.
Naučnici iz Laboratorije za fiziku plazme u Prinstonu u Nju Džersiju, koji su sarađivali na projektu, objavili su danas da je uređaj stvorio supervrući materijal nazvan plazma koji je dostigao 50 miliona stepeni Celzijusa tokom 6 minuta za kontinualno.
Krajnji cilj je da se izdrži supervruća plazma mnogo sati, ali 6 minuta je novi svetski rekord za uređaj kao što je VEST. Drugi nuklearni reaktori slični VEST-u stvorili su topliju plazmu, ali nisu dugo trajali.
ZAPAD je ono što se zove tokamak. To je fuzioni reaktor u obliku krofne veličine sobe od 8 sa 8 stopa sa plafonima visokim 8 stopa, sposoban da generiše istu vrstu energije koja pokreće naše Sunce. Zbog toga naučnici ponekad ove mašine nazivaju „veštačkim suncem“.
„Ono što pokušavamo da uradimo je da stvorimo sunce na Zemlji“, rekao je za Business Insider Luis Delgado-Aparicio, šef naprednih projekata PPPL-a. „A to je izuzetno, izuzetno izazovno“, rekao je on, ali ovaj novi rekord sugeriše da su krenuli u pravom smeru.
Sunce radi na nuklearnoj fuziji (kada se atomska jezgra kombinuju i oslobađaju energiju) da se ne meša sa procesom nuklearne fisije (kada se atomska jezgra razdvajaju i oslobađaju energiju) koji pokreće današnje nuklearne reaktore.
Energija fuzije je moćnija od bilo kog oblika energije koju danas imamo. Ako možemo da iskoristimo tu snagu, moglo bi da proizvede skoro 4 miliona puta više energije po kilogramu goriva nego fosilna goriva. Osim toga, ne sadrži ugljenik.
Ostaju značajni izazovi pre nego što to postane stvarnost, a tu dolaze eksperimentalni reaktori kao što je VEST.
Iako se VEST neće koristiti za generisanje fuzije za električnu energiju za napajanje domova, to je kritično za istraživanje koje postavlja temelje za buduće komercijalne reaktore.
ZAPAD ima mnogo zajedničkog sa ITER-om, obližnjim reaktorom koji se gradi u južnoj Francuskoj, koji će biti najveći tokamak na svetu sposoban da samoodrži sagorevanje plazme kada bude završen. Stvaranje te mešavine samozagrevanja je ključni korak ka iskorišćavanju moći fuzije u komercijalne svrhe.
Međutim, zbog troškova i tehnoloških zastoja, nejasno je kada će ITER biti završen. U međuvremenu, drugi objekti sprovode eksperimente kako bi otkrili kako najbolje upravljati džinovskim reaktorom. To uključuje ZAPAD.
Dva reaktora su praktično susedi, rekao je Delgado-Aparicio, a eksperimenti na VEST-u su direktno primenljivi na ITER.
Da bi se fuzija dogodila na Zemlji, gorivo treba da dostigne najmanje 50 miliona stepeni Celzijusa. Jedna od glavnih prepreka sa kojima se suočava snaga fuzije je ta što je potrebna ogromna količina energije da bi se generisale te ekstremne temperature, a do sada reaktori ne mogu da izdrže plazmu dovoljno dugo da bi stekli višak energije koji bi se mogao staviti u komercijalnu upotrebu. Dakle, za sada, fuzioni reaktori obično troše više energije nego što proizvode.
Poslednji proboj VEST-a nije bio izuzetak. Međutim, proizveo je 15 odsto više energije od fuzije u poređenju sa ranijim pokušajima, navodi PPPL u saopštenju. Štaviše, plazma je bila dvostruko gušća, još jedna važna komponenta stvaranja više energije.
VEST pomaže naučnicima da testiraju najbolje materijale za izgradnju zidova unutar fuzionog reaktora, što nije lako jer ova okruženja mogu dostići temperature više od tri puta toplije od centra Sunca.
Prvobitno, VEST je sadržavao ugljenične zidove. Dok je sa ugljenikom lako raditi, rekao je Delgado-Aparicio, on takođe apsorbuje tricijum, redak izotop vodonika koji pokreće reakciju fuzije.
„Zamislite da imate zid koji nije samo zid, već je i neka vrsta sunđera“, rekao je, „sunđer koji upija vaše gorivo.“
Dakle, 2012. godine naučnici su odlučili da testiraju drugačiji materijal za zidove tokamaka, volfram – isti materijal koji će ITER koristiti za neke od svojih glavnih komponenti.
Zbog sposobnosti volframa da izdrži toplotu bez apsorbovanja tricijuma, Delgado-Aparicio veruje da je to idealan materijal za zidove tokamaka.
Ipak, volfram nije savršen. Jedan od njegovih nedostataka je da se može otopiti i ući u plazmu, kontaminirajući je. Zauzvrat, ovo može da se suprotstavi procesu, zrači mnogo energije i hladi plazmu.
Stoga, da bi optimizovali sistem, naučnici moraju da shvate kako se tačno volfram ponaša i reaguje sa plazmom. To je ono što istraživači rade sa VEST-om.
Tim u PPPL-u, na primer, modifikovao je dijagnostički alat koji su koristili u ovom najnovijem eksperimentu sa VEST-a. Alat je pomogao timu da precizno izmeri temperaturu plazme kako bi bolje razumeo kako volfram migrira sa zida uređaja u plazmu.
„Možemo otkriti kako se kreće unutra, možemo ga pratiti, možemo proučavati njegov transport unutar mašine“, rekao je Delgadot-Aparicio, što bi moglo pomoći u izgradnji budućih metoda za održavanje plazme bez nečistoća poput mrlja volframa koje je hlade .
„Sada razumemo kako treba voditi računa o tom hlađenju“, rekao je on, „i to iskustvo će biti izvezeno pored ITER-a“.
VEST i ITER nisu jedini reaktori koji koriste volfram.
Commonvealth Fusion Sistems (CFS), na primer, koristi volframove zidove za SPARC, svoj demonstracioni fuzioni reaktor. Korejski KSTAR ima volframov divertor i nedavno je demonstrirao 30-sekundnu plazmu od 100 miliona stepeni.
Ostaje da se vidi da li će se volfram pokazati kao ključ za otključavanje komercijalne fuzione energije.
Komercijalna energija fuzije je verovatno još decenijama daleko, ali Delgado-Aparicio misli da oni čine korake ka „ovom velikom cilju davanja energije čovečanstvu“.
PPPL je saopštio da će objaviti rezultate svog eksperimenta u časopisu sa recenzijom za nekoliko nedelja.
