Kineski fuzioni reaktor EAST postigao je značajan napredak u istraživanju plazme visoke gustine uz očuvanje stabilnosti.
Tokamaci su u prošlosti ograničavali razvoj fuzione energije zbog nestabilnosti plazme pri visokim gustinama.
Kineski fuzioni reaktor poznat kao "veštačko sunce" postigao je veliki naučni proboj - dostigao je prag gustine plazme za koji se dugo smatralo da je nemoguć. Ovaj rezultat naučnike približava krajnjem cilju nuklearne fuzije: stabilnom paljenju plazme i proizvodnji čiste energije budućnosti.
Istraživači koji rade na kineskom potpuno superprovodljivom reaktoru EAST (Experimental Advanced Superconducting Tokamak) uspešno su ostvarili takozvani "density-free regime" - režim rada u kojem plazma ostaje stabilna čak i kada njena gustina značajno premaši dosadašnje fizičke granice. Rezultati, objavljeni u časopisu Science Advances, pružaju novo razumevanje barijera koje su decenijama kočile razvoj fuzione energije.
Razvijanjem novog načina visoko-gustinskog rada, naučnici su pokazali da je moguće povećati gustinu plazme bez pokretanja destabilizujućih poremećaja koji su ranije prekidali eksperimente i ugrožavali rad tokamaka.
Ograničenje gustine kočilo razvoj fuzione energije
Nuklearna fuzija smatra se jednim od najperspektivnijih izvora čiste i obnovljive energije. Kod fuzije deuterijuma i tricijuma, gorivo se mora zagrejati na oko 150 miliona stepeni Celzijusa, a proizvedena energija raste srazmerno kvadratu gustine plazme. Ipak, tokamaci su decenijama imali fizičko ograničenje - nakon određene tačke plazma bi postajala nestabilna i dolazilo je do gubitka zatvaranja.
Nova teorijska koncepcija, poznata kao "samoorganizacija plazme i zida reaktora" (PWSO), ponudila je drugačije objašnjenje. Ona ukazuje da stabilan režim bez ograničenja gustine nastaje kada interakcija plazme i metalnih zidova reaktora dostigne precizno izbalansirano stanje.
Kako je EAST uspeo da probije dugogodišnju barijeru
Tokom eksperimenata, naučnici su pažljivo kontrolisali početni pritisak goriva i primenili grejanje pomoću elektronske ciklotronske rezonance već u startnoj fazi plazme. Na taj način smanjeno je nakupljanje nečistoća i gubici energije, što je omogućilo postepeni i stabilni rast gustine plazme.
U tim uslovima, EAST je ušao u predviđeni PWSO režim, stabilan rad čak i pri gustinama znatno iznad dosadašnjih granica.
Šta ovaj proboj znači za budućnost nuklearne fuzije
Ovaj rezultat otvara novu fizičku perspektivu i donosi mogući način za prevazilaženje jedne od najvećih prepreka na putu do fuzionog paljenja.
"Otkriće pokazuje da postoji praktičan i skalabilan put za proširivanje granica gustine u tokamacima i budućim fuzionim reaktorima na sagorevanje plazme", izjavio je profesor Žu.
Tim planira da primeni isti pristup i tokom rada u režimu visokog zatvaranja energije, sa ciljem da stabilni režim visoke gustine bude postignut i u uslovima još snažnijih performansi plazme.
