Eksperymentalny reaktor termojądrowy może pomóc w uwolnieniu niemal nieograniczonej ilości czystej energii. Chińskie "sztuczne słońce" ustanowiło nowy rekord świata po przegrzaniu pętli plazmy do temperatury pięciokrotnie wyższej niż Słońce przez ponad 17 minut.
 
Reaktor fuzji jądrowej EAST (Experimental Advanced Superconducting Tokamak) utrzymywał temperaturę 158 milionów stopni Fahrenheita (70 milionów stopni Celsjusza) przez 1,056 sekund, jak podała Agencja Informacyjna Xinhua. Osiągnięcie to przybliża naukowców o mały, ale znaczący krok do stworzenia źródła niemal nieograniczonej czystej energii. Chiński eksperymentalny reaktor syntezy jądrowej pobił poprzedni rekord, ustanowiony przez francuski tokamak Tore Supra w 2003 roku, w którym plazma w zwiniętej pętli utrzymywała się w podobnej temperaturze przez 390 sekund. EAST wcześniej ustanowił inny rekord w maju 2021 roku, pracując przez 101 sekund w niespotykanej temperaturze 216 milionów F (120 milionów C). Natomiast jądro prawdziwego Słońca osiąga temperaturę około 27 milionów F (15 milionów C).

Gorące jak słońce

"Ostatnia operacja położyła solidne naukowe i eksperymentalne fundamenty pod uruchomienie reaktora fuzji jądrowej" - powiedział w oświadczeniu kierownik eksperymentu Gong Xianzu, badacz z Instytutu Fizyki Plazmy Chińskiej Akademii Nauk.

Naukowcy próbują wykorzystać moc fuzji jądrowej - od ponad 70 lat. Dzięki fuzji atomów wodoru z helem w warunkach bardzo wysokiego ciśnienia i temperatury tak zwane gwiazdy ciągu głównego są w stanie przekształcić materię w światło i ciepło, generując ogromne ilości energii bez wytwarzania gazów cieplarnianych lub odpadów radioaktywnych. Jednak odtworzenie warunków panujących w sercach gwiazd nie jest prostym zadaniem. Najpopularniejsza konstrukcja reaktorów termojądrowych, tokamak, działa na zasadzie przegrzania plazmy przed uwięzieniem jej w komorze reaktora w kształcie pączka, w której oddziałują silne pola magnetyczne.

Utrzymanie burzliwych i przegrzanych zwojów plazmy w miejscu przez wystarczająco długi czas, aby doszło do fuzji jądrowej, jest jednak żmudnym procesem. Radziecki naukowiec Natan Yavlinsky zaprojektował pierwszy tokamak w 1958 roku, ale do tej pory nikomu nie udało się stworzyć eksperymentalnego reaktora, który byłby w stanie emitować więcej energii niż jej pobiera. Jedną z głównych przeszkód było to, jak poradzić sobie z plazmą, która jest wystarczająco gorąca, aby doszło do fuzji.

Reaktory termojądrowe wymagają bardzo wysokich temperatur - wielokrotnie wyższych niż temperatura Słońca - ponieważ muszą pracować przy znacznie niższym ciśnieniu niż to, które panuje podczas naturalnej fuzji w jądrach gwiazd. Gotowanie plazmy do temperatury wyższa, niż ta panująca na słońcu jest stosunkowo łatwym zadaniem, ale znalezienie metody na opanowanie jej w taki  sposób, by nie przepaliła się przez ściany reaktora (za pomocą laserów lub pól magnetycznych), a jednocześnie nie zniszczyła procesu fuzji jest technicznie, niezwykle skomplikowane.

EAST ma kosztować Chiny ponad 1 bilion dolarów do czasu zakończenia eksperymentu w czerwcu, a jest on wykorzystywany do testowania technologii dla jeszcze większego projektu fuzji jądrowej - Międzynarodowego Eksperymentalnego Reaktora Termojądrowego (ITER) - który jest obecnie budowany w Marsylii we Francji.

Czysta energia z gwiazd

ITER ma być największym reaktorem jądrowym na świecie i owocem współpracy 35 krajów, w tym wszystkich państw Unii Europejskiej, Wielkiej Brytanii, Chin, Indii i USA. ITER zawiera najpotężniejszy magnes na świecie, dzięki czemu jest w stanie wytworzyć pole magnetyczne 280 000 razy silniejsze niż pole wokół Ziemi - donosi serwis Live Science. Oczekuje się, że reaktor fuzji jądrowej zostanie uruchomiony w 2025 roku i dostarczy naukowcom jeszcze więcej informacji na temat praktycznych możliwości wykorzystania energii gwiazd na Ziemi.

Chiny realizują także kolejne własne programy mające na celu rozwój syntezy jądrowej - prowadzą eksperymenty z fuzją bezwładnościową i planują ukończyć budowę nowego tokamaka na początku lat 2030. Gdzie indziej, pierwszy realnie budowa reaktora termojądrowego może zostać ukończona w Stanach Zjednoczonych już w 2025 roku, a brytyjska firma ma nadzieję na komercyjne wytwarzanie energii elektrycznej z fuzji do 2030 roku.

Źródło: space.com