Nowy rekord syntezy jądrowej osiągnięty w reaktorze z osłoną wolframową

Tokamak we Francji ustanowił nowy rekord w dziedzinie plazmy termojądrowej, otaczając swoją reakcję wolframem – żaroodpornym metalem, który pozwala fizykom dłużej utrzymywać gorącą plazmę przy wyższych energiach i gęstościach niż tokamaki węglowe.

Tokamak to urządzenie termojądrowe w kształcie torusa (pączka), które ogranicza plazmę za pomocą pól magnetycznych, umożliwiając naukowcom manipulowanie przegrzanym materiałem i wywoływanie reakcji termojądrowych. Niedawnego osiągnięcia dokonano w WEST (wolfram (W) Środowisko w tokamaku w stanie ustalonym), tokamaku obsługiwanym przez francuską Komisję ds. Energii Alternatywnych i Energii Atomowej (CEA).

WESTowi wstrzyknięto energię o mocy 1,15 gigadżuli i przez sześć minut utrzymywano temperaturę plazmy o temperaturze około 50 milionów stopni Celsjusza. Osiągnięto ten rekord po tym, jak naukowcy zamknęli wnętrze tokamaka w wolframie, metalu o niezwykle wysokiej temperaturze topnienia. Naukowcy z Princeton Plasma Physics Laboratory wykorzystali detektor promieni rentgenowskich wewnątrz tokamaka do pomiaru parametrów plazmy i warunków, które to umożliwiły.

„To piękne wyniki” – powiedział Xavier Litaudon, naukowiec z CEA i przewodniczący Koordynacji ds. międzynarodowych wyzwań w zakresie długotrwałych operacji (CICLOP) w komunikacie PPPL . „Osiągnęliśmy reżim stacjonarny pomimo trudnego środowiska ze względu na ścianę wolframową”.

Fuzja jądrowa zachodzi, gdy atomy łączą się, zmniejszając ich całkowitą liczbę i uwalniając w tym procesie ogromną ilość energii. Nie należy go mylić z rozszczepieniem jądrowym, procesem odwrotnym, w wyniku którego atomy dzielą się w celu wytworzenia energii. Rozszczepienie jądrowe powoduje również powstawanie odpadów nuklearnych , podczas gdy synteza jądrowa jest postrzegana jako potencjalny Graal badań nad energią: czysty proces, który można zoptymalizować tak, aby wytworzyć więcej energii, niż potrzeba do zasilenia reakcji. Stąd szum wokół „nieograniczonej energii” i podobnie optymistyczne przemyślenia.

Na początku tego roku Koreański Instytut Energii Termojądrowej zainstalował w swoim tokamaku KSTAR odwracacz wolframu, zastępując odwracacz węgla w urządzeniu. Wolfram ma wyższą temperaturę topnienia niż węgiel, a według Koreańskiej Krajowej Rady ds. Badań nad Nauką i Technologią nowy przełącznik dwukrotnie poprawia limit strumienia ciepła w reaktorze. Nowy odbiornik KSTAR umożliwił zespołowi instytutu dłuższe utrzymywanie temperatur wysokojonowych przekraczających 100 milionów stopni Celsjusza .

„Środowisko ściany wolframowej stanowi znacznie większe wyzwanie niż użycie węgla” – powiedział w tym samym komunikacie Luis Delgado-Aparicio, główny naukowiec zajmujący się badaniami fizycznymi i projektem detektora rentgenowskiego w PPPL oraz kierownik zaawansowanych projektów w laboratorium. „Na tym polega po prostu różnica między próbą złapania kociaka w domu a próbą pogłaskania najdzikszego lwa”.

To ekscytujące czasy dla fuzji (wiem, wiem, wszyscy to mówią). Ale to prawda! Jak informowaliśmy w ubiegłym roku:

Badania nad syntezą jądrową poczyniły powolne, ale znaczące postępy; w 2022 r. naukowcy z Lawrence Livermore National Laboratory po raz pierwszy zarządzali przyrostem energii netto w reakcji termojądrowej . Nadal jesteśmy bardzo ( czytaj: bardzo ) daleko od osławionego celu, jakim jest niezawodne, bezemisyjne źródło energii, a osiągnięcie to wiązało się z zastrzeżeniami, ale mimo to pokazało, że dziedzina ta posuwa się do przodu.

Musimy podkreślić – jak zawsze, gdy dyskutujemy o możliwościach technologii termojądrowej – że droga postępu będzie kręta i powolna, a w niektórych przypadkach zakończy się marnotrawstwem. Każda góra ma swoje kretowiska; nie będziesz w stanie poznać ich znaczenia w kontekście postępu, jeśli nie będziesz się wspinać.

Więcej : Nowy rodzaj reaktora termojądrowego zbudowanego w laboratorium rządowym