Mokslininkai ką tik užfiksavo naują aukštos temperatūros ilgalaikės plazmos pasaulio rekordą, naudodami Pietų Korėjos KSTAR prietaisą, kurio jonų temperatūra 20 sekundžių buvo aukštesnė nei 100 milijonų Celsijaus laipsnių.
Mokslininkai ką tik užfiksavo naują aukštos temperatūros ilgalaikės plazmos pasaulio rekordą, naudodami Pietų Korėjos KSTAR prietaisą, kurio jonų temperatūra 20 sekundžių buvo aukštesnė nei 100 milijonų Celsijaus laipsnių.
KSTAR „dirbtinė saulė“ © Korea Institute of Fusion Energy
KSTAR (angl. Korea Superconducting Tokamak Advanced Research) žinomas kaip Korėjos „dirbtinė saulė“, naudoja magnetinius laukus ultra karštai plazmai generuoti ir stabilizuoti, o pagrindinis tikslas – branduolių sintezės energijos pavertimas realybe – potencialiai neribotu švarios energijos šaltiniu, kuris galėtų pakeisti mūsų gyvenimo būdą.
Iki šio momento 100 milijonų laipsnių nebuvo pasiekta daugiau nei 10 sekundžių, todėl tai yra esminis ankstesnių pastangų patobulinimas – net jei dar daug reikia nuveikti, kol galėsime visiškai nutraukti kitus energijos šaltinius. Šiuo metu branduolių sintezės energija išlieka galimybe, o ne realybe.
„Technologijos, reikalingos ilgoms 100 milijonų laipsnių plazmos operacijoms, yra raktas į branduolių sintezės energijos realizavimą“, – sako branduolių fizikas Si-Woo Yoonas, Korėjos sintezės energijos instituto (KFE) KSTAR tyrimų centro direktorius.
„KSTAR sėkmė palaikyti aukštos temperatūros plazmą 20 sekundžių bus svarbus posūkis lenktynėse, užtikrinančiose technologijas ilgam didelio našumo plazmos veikimui, kuris ateityje bus kritinis komercinio branduolių sintezės reaktoriaus komponentas.“
Svarbiausias šuolis į 20 sekundžių buvo vidinio transporto barjero (ITB) režimų atnaujinimas KSTAR viduje. Šie būdai nėra visiškai suprantami mokslininkams, tačiau paprasčiausiu lygiu jie padeda kontroliuoti branduolių sintezės reakcijų uždarumą ir stabilumą.
KSTAR yra tokamako tipo reaktorius, panašus į tą, kuris neseniai buvo įjungtas Kinijoje, suliejantis atominius branduolius, kad sukurtų šiuos didžiulius energijos kiekius (priešingai nei branduolio dalijimasis, naudojamas elektrinėse).
Nors mokslinis darbas, reikalingas tam pasiekti, yra sudėtingas, pažanga yra stabili. KSTAR pirmą kartą peržengė 100 mln. laipsnių ribą 2018 m., o 2019 m. sugebėjo palaikyti temperatūrą 8 sekundes. Dabar tai daugiau nei dvigubas rezultatas.
„KSTAR eksperimento sėkmė ilgai veikiant aukštai temperatūrai įveikiant kai kuriuos ITB režimų trūkumus priartina mus prie branduolių sintezės energijos realizavimo technologijų kūrimo“, – sako branduolinės fizikos specialistas Yong-Su Na iš Seulo nacionalinio universiteto (SNU).
Branduolių sintezės įrenginiai, tokie kaip KSTAR, naudoja vandenilio izotopus, kad sukurtų plazmos būseną, kurioje jonai ir elektronai yra atskirti, paruošti kaitinti – tos pačios sintezės reakcijos, kurios vyksta Saulėje, todėl šie reaktoriai ir vadinami „dirbtine saule“.
Iki šiol pakankamai sudėtinga palaikyti pakankamai aukštą temperatūrą, kad technologija būtų gyvybinga. Mokslininkams reikės sumušti daugiau tokių rekordų, kad branduolių sintezė veiktų kaip energijos šaltinis.
Nepaisant visų laukiančių darbų, kad šie reaktoriai pagamintų daugiau energijos nei sunaudoja, pažanga teikia vilčių. Iki 2025 m. KSTAR inžinieriai nori viršyti 100 milijonų laipsnių net 300 sekundžių.
„100 milijonų laipsnių jonų temperatūra, pasiekta užtikrinant efektyvų šerdies plazmos šildymą tokį ilgą laiką, parodė unikalų superlaidžiojo KSTAR įrenginio gebėjimą ir bus pripažinta kaip įtikinamas pagrindas aukšto našumo, pastovios būsenos sintezės plazmoms“, – sako branduolių fizikas Young-Seok Park iš Kolumbijos universiteto.
Eksperimento išvados dar turi būti paskelbtos recenzuojamame dokumente, tačiau jomis dalijamasi 2021 m. IAEA branduolių sintezės energijos konferencijoje.
