Научниците го урнаа рекордот во нуклеарната фузија, историски ден за науката

Фузијата е еден вид свет грал на енергијата бидејќи може да произведе целосно чиста енергија од водород без емисии на CO2 и без радиоактивен или друг еколошки проблематичен отпад.

Во новиот експеримент спроведен во JET (Joint European Torus), најголемиот и најмоќниот оперативен уред за фузија во светот, создадена е енергија од неверојатни 59 мегаџули. Тоа е повеќе од двојно повеќе од претходниот рекорд од 22 мегаџули, од 1997 година, кој исто така беше поставен во JET.

Интересно, само 0,17 милиграми мешавина на фузионо гориво од тешки водородни изотопи биле потребни за да се создаде оваа рекордна енергија – околу 0,1 mg тритиум и 0,07 mg деутериум. За споредба, за производство на иста количина на енергија од фосилни извори би биле потребни 10 милиони пати повеќе гориво – околу 1,06 кг природен гас или 3,9 кг лигнит.

Најголемиот технолошки предизвик на фузијата е тоа што горивото мора да може добро да се контролира на огромни температури, односно во услови слични на оние во центарот на Сонцето. Имено, фузијата, односно фузијата на полесни атоми во потешки, се иницира само во такви екстремни услови. Не е проблем да се постигнат при нуклеарна експлозија бидејќи целта и е уништување, но проблемот е тоа да се направи во контролирани услови и долго време е потребно за да се произведе енергија во термоелектрани. На пример, температурата во срцето на плазмата во новиот експеримент била 150 милиони степени Целзиусови, што е околу 10 пати повисока од температурата во центарот на Сонцето.

Новиот рекорд е значајно достигнување, бидејќи за прв пат покажува дека е можно да се произведе и одржи високо ниво на фузија со користење на точно иста мешавина на гориво деутериум-тритиум (D-T) како што е планирано за идните електрани со фузија. Во оваа смисла, ЈЕТ е клучна тест станица за почеток на Меѓународниот термонуклеарен експериментален реактор (ИТЕР), еден од најголемите заеднички научни проекти во историјата, кој се гради на југот на Франција, со поддршка од седум членки – Кина, Европската унија, Индија, Јапонија, Јужна Кореја, Русија и САД.

Коментирајќи го новиот рекорд, извршниот директор на ИТЕР Др. Бернард Бигот рече:

„Тековниот пулс на фузија на деутериум-тритиум на ова енергетско ниво, и тоа е речиси во индустриско ниво, е одличен доказ за сите вклучени во глобалната потрага по фузија. Резултатите од JET се исклучително важни за ITER бидејќи потврдуваат дека сме на вистинскиот пат да ја покажеме целосната моќ и потенцијал на енергијата на фузија“.

Во моментов, JET е единствениот уред од ваков вид што може да работи на гориво D-T, што го прави идеална локација за подготовките на ITER.

Уште поважно, новиот експеримент овозможил детално проучување на сите релевантни процеси во перзистентна високо-енергетска плазма. Главниот резултат е многу добро усогласување помеѓу експериментите и компјутерските модели. Ова им овозможува на научниците да се подготват за уште поамбициозни експерименти во ITER и други уреди за фузија.

Претходните експерименти во погоните ширум светот ги истражуваа состојките на горивото одделно, не користејќи мешавина од Д-Т, туку чист водород или деутериум. Ова е прв пат експертите за фузија да успеат да поврзат сè и да ги истражат точно условите што се очекуваат во идните електрани на фузија.

Потребни се поголеми и понапредни уреди за да се премине на поголема моќност на фузија во подолг временски период, што ќе треба да се направи во идните електрани. Меѓународниот проект ITER има за цел да демонстрира 500 мегавати на фузиона моќност која трае до еден час.

Експертите на крајот се стремат да постигнат долгорочно одржување на фузијата во стабилна состојба. Новиот експеримент покажа дека е можно да се одржуваат високи нивоа на енергија на фузија за 5 секунди. Границата од 5 секунди моментално е поставена од бакарните намотки на електромагнетот во ЈЕТ бидејќи тие се загреваат за време на работата, така што максималното можно времетраење на експериментот е само 20 секунди. Ова нема да биде случај во ITER бидејќи ќе користи суперспроводливи магнети кои ќе се ладат со хелиум на температура од околу -269 ° C. Но, дури и тие пет секунди се десет пати подолги од типичната временска рамка на процесот на пренос на топлина во плазмата.

Во 1997 година, JET постигна резултати со висока моќност на фузија од само 0,15 секунди. Во новите експерименти од 5 секунди, веќе може да се види како би изгледале трајните работни услови бидејќи нивните резултати многу полесно се екстраполираат на работа за која би биле потребни часови во ITER и идните електрани со фузија.

Рекордот го поставил тим од 4.800 истражувачи, експерти, студенти и вработени од цела Европа во рамките на конзорциумот EUROfusion, финансиран од Европската комисија, објави Би-Би-Си.