Ова достигнување, објавено во списанието Сајенс Адвансис, претставува важен чекор напред во глобалните напори за развој на речиси неограничен извор на чиста енергија.
Во Експерименталниот напреден суперспроводлив токамак (ЕАСТ), научниците успеаја да ја одржат плазмата – четвртата високоенергетска состојба на материјата – стабилна при екстремно високи густини, што претходно се сметаше за една од најголемите пречки за развојот на нуклеарната фузија, се вели во соопштението на Кинеската академија на науките.
„Овие откритија укажуваат на практичен и скалабилен пат за поместување на границите на густината во фузиските уреди од следната генерација со горечка плазма“, изјави коавторот на студијата Пинг Џу, професор на Универзитетот за наука и технологија на Кина.
Потенцијал и предизвици на фузиската енергија
Нуклеарната фузија нуди потенцијал за производство на енергија без значаен нуклеарен отпад и без емисии на стакленички гасови кои настануваат при согорување на фосилни горива. Иако ова откритие би можело да го забрза развојот на овој извор на енергија, технологијата и понатаму во голема мера е експериментална.
Фузиските реактори се развиваат повеќе од 70 години и најчесто трошат повеќе енергија отколку што произведуваат. Поради тоа е малку веројатно дека фузијата ќе претставува решение за актуелната климатска криза, но би можела да стане клучен извор на енергија во иднина.
Фузиските реактори функционираат со спојување на два лесни атома во еден потежок, при што се ослободува енергија, слично на процесите што се одвиваат на Сонцето. Бидејќи притисокот во земјините реактори е значително понизок отколку на Сонцето, научниците тоа го надоместуваат со загревање на плазмата на температури значително повисоки од сончевите.
Пробивање на Гринвалдовата граница
Кинескиот ЕАСТ е токамак – реактор со магнетно ограничување дизајниран да одржува согорувачка плазма во комора во облик на прстен користејќи моќни магнетни полиња. Една од клучните пречки во истражувањето на фузијата е таканаречената Гринвалдова граница – околу 100 милијарди милијарди честички на кубен метар – над која плазмата обично станува нестабилна.
Иако поголемите густини на плазмата овозможуваат повеќе судири на атомите и го намалуваат енергетскиот трошок на реакцијата, нестабилноста го прекинува фузиониот процес.
Со цел да го надминат овој проблем, научниците на ЕАСТ ја контролираа интеракцијата на плазмата со ѕидовите на реакторот преку управување со почетниот притисок на горивниот гас и загревање со електронска циклотронска резонанција. На тој начин успеаја да ја одржат плазмата стабилна при густини од 1,3 до 1,65 пати поголеми од Гринволдовата граница, што е значително над вообичаениот работен опсег на токамаците.
Глобален контекст и иднина
Ова не е прв пат Гринвалдовата граница да биде надмината. Слични резултати беа постигнати од американскиот токамак ДIII-Д во 2022 година, а во 2024 година, истражувачите од Универзитетот во Висконсин-Медисон објавија дека одржале стабилна плазма со густина околу десет пати поголема од Гринвалдовата граница.
Меѓутоа, достигнувањето на ЕАСТ им овозможи на научниците за првпат да ја загреат плазмата до состојба позната како „режим без граница на густината“, во кој плазмата останува стабилна и при понатамошно зголемување на густината.
Напредокот остварен на реакторот ЕАСТ, како и во Соединетите Американски Држави, ќе биде искористен во развојот на нови реактори, вклучувајќи го Меѓународниот термонуклеарен експериментален реактор (ИТЕР) во Франција.
ИТЕР е проект на соработка на повеќе десетици земји, вклучувајќи ги Кина и САД, со цел изградба на најголемиот токамак во светот. Се очекува ИТЕР да започне со фузиони реакции во полн обем во 2039 година, што би можело да го отвори патот кон комерцијални фузиони електрани.
