13

Chiny biją rekord czasu utrzymania plazmy w tokamaku. Tylko, czy w drodze do ITER?

Prace nad reaktorami fuzji jądrowej toczą się w kilku miejscach na świecie, dzięki czemu co jakiś czas otrzymujemy informacje o kolejnych osiągnięciach lub nowatorskich koncepcjach. Tej najważniejszej wiadomości, o opanowaniu stabilnego procesu podtrzymania gorącej plazmy i osiągnięciu dodatniego bilansu energetycznego niestety wciąż nie ma, ale kolejne granice są dość regularnie przekraczane. Ostatnio powody do chwalenia się wynikami mają Chińczycy, których tokamak EAST osiągnął świetne wyniki.

Abstrakcyjne temperatury na ziemi

Nie ma co kryć, dla większości ludzi temperatury o których mowa w kontekście fuzji są po prostu abstrakcyjne. Są to wartości rzędy dziesiątek i setek milionów stopni, w naturze osiągane tylko we wnętrzach, również działających w oparciu o proces fuzji gwiazd. Przykładowo, jądro naszego słońca osiąga temperaturę 15 mln °C.

Na Ziemi próbujemy ten proces odtworzyć przy pomocy reaktorów termojądrowych, którymi są tokamaki, stellaratory i sferamatory. Najwięcej zespołów naukowych korzysta z tych pierwszych, najprostszych (ale nie prostych) w budowie, tak też jest w przypadku reaktora Experimental Advanced Superconducting Tokamak, czyli EAST.

Chiński wkład w ITER

EAST to tokamak stworzony w Instytucie Fizyki Plazmy Chińskiej Akademii Nauk w Hefei. Został uruchomiony w 2006 r. i eksperymenty przy jego użyciu służą m. in. do sprawdzania technologi, które mają trafić do budowanej elektrowni termojądrowej ITER. Chiny są jednym z założycieli konsorcjum stojącego za tą mega-inwestycją.

101 sekundy piekła

Chińscy naukowcy przeprowadzili ostatnio szereg prób, w których udało im się osiągnąć znaczące wyniki w zakresie temperatury plazmy i czasu jej podtrzymania. Po pierwsze, plazmę o temperaturze 120 mln °C utrzymano aż przez 101 sekund, po drugie, plazmę rozgrzaną do 160 mln °C podtrzymano przez 20 sekund. Żeby móc ocenić ten rekord w kontekście, warto wiedzieć, że zeszłoroczny rekord, należący do koreańskiego tokamaka KSTAR, wynosił 100 mln °C podtrzymane przez 20 sekund.

Eksperyment jest uwieńczeniem procesu modernizacji, jakim EAST był poddawany w ciągu ostatnich kilkunastu miesięcy. Nie znalazłem niestety informacji, jaki był bilans energetyczny tych prób. Dotychczas najlepszym wynikiem na tym polu może się pochwalić brytyjski tokamak JET, który osiągnął wynik Q=0,67.

W drodze do ITER?

Jak widzicie do choćby wyrównania koniecznego wkładu energii ciągle jeszcze nam daleko. Większość naukowców ocenia, że jeśli założenia projektu ITER się potwierdzą, komercyjne zastosowanie fuzji będzie możliwe za jakieś 30 lat. Swoją drogą ciekawe, czy z powodu obecnej sytuacji geopolitycznej Chiny dalej zamierzają angażować się w ITER w takim samym stopniu co wcześniej.

Jeśli wsłuchać się w wypowiedź szefa Instytutu, Song Yuntao, który powiedział:
„Jest to ogromne osiągnięcie w dziedzinie fizyki i inżynierii w Chinach. Sukces eksperymentu kładzie podwaliny pod budowę przez Chiny własnej stacji energii fuzji jądrowej”
…można wyczuć „saparatystyczne” tony. Oczywiście może to być tylko moja interpretacja, ale należy pamiętać, że Chiny dołączyły do tego projektu później, a dziś odcinają się od inicjatyw w których dużą rolę odgrywają Stany Zjednoczone, starając się tworzyć takie, w których to oni mogą pełnić rolę lidera.

Źródła: [1], [2], [3], [4]