Kinesko „veštačko Sunce“ srušilo nemoguću granicu, otključan tajni režim fuzione energije

Kinesko „veštačko Sunce“, eksperimentalni tokamak EAST, postalo je prvi reaktor na svetu koji je stabilno radio u tzv. „density-free“ režimu, pri gustinama plazme iznad empirijskog Greenwald limita za koje se dugo verovalo da automatski vode u kvar reaktora.

U novoj seriji eksperimenata naučnici su u „veštačkom Suncu“ postigli da srednja gustina elektrona dostigne oko 1,3 do 1,65 puta Greenwaldove granice, a da plazma ostane kontrolisana, čime je oboren jedan od najtvrdokornijih „plafona“ u istoriji fuzionih istraživanja.

Greenwald limit je praktično „branik“ za gustinu plazme u tokamacima: kada se pređe ovaj prag, šanse za nestabilnosti i opasne disruption događaje naglo rastu, pa su svi veliki reaktori, uključujući kinesko „veštačko Sunce“, do sada morali da rade ispod njega. To je značilo da su fuzioni projekti žrtvovali potencijalno viši izlaz energije zarad bezbednosti i dugog, neprekinutog rada plazme.

Ključ proboja koji je kinesko „veštačko Sunce“ gurnuo u „density-free“ zonu bio je da se od početka pražnjenja precizno kontrolišu početni pritisak gorivog gasa i dodatno grejanje plazme pomoću elektron-ciklotron rezonantnog zagrevanja (ECRH).

Science Daily

Ova kombinacija omogućila je optimizaciju interakcije između plazme i metalnih zidova (plasma-wall self-organization, PWSO), smanjujući akumulaciju nečistoća i radiativne gubitke, tako da „veštačko Sunce“ može da podigne gustinu plazme znatno iznad starog limita, a da se ne pokrene lavina nestabilnosti.

Snaga fuzionih reakcija u standardnim deuterijum–tritijum uslovima raste približno sa kvadratom gustine, pa sposobnost „veštačkog Sunca“ da bezbedno pređe Greenwald limit otvara vrata tokamacima koji iz iste zapremine mogu da izvuku mnogo veću izlaznu snagu.

Naučnici naglašavaju da ostvareni „density-free“ režim u reaktoru EAST nije samo pojedinačan trik kineskog „veštačkog Sunca“, već praktična šema koja se u principu može primeniti i na buduće fuzione reaktore velikih razmera, uključujući naslednike ITER-a i komercijalne elektrane.

Tim koji radi na kineskom „veštačkom Suncu“ već planira testiranje istog pristupa u visokoperformantnim režimima plazme, sa jačim grejanjem i parametrima bližim onima koji su neophodni za realne fuzione elektrane, piše Science Daily.

Ako se „density-free“ režim potvrdi i u tim, mnogo „tvrđim“ uslovima, budući fuzioni reaktori, naslednici današnjeg „veštačkog Sunca“, mogli bi da rade stabilno u oblastima gustine koje su donedavno izgledale kao naučna fantastika, čime se scenario globalne mreže napajane fuzionom energijom po prvi put čini fizički dostižnim u okviru jedne ljudske generacije.