Chińskie sztuczne słońce z nowym rekordem. Czysta i tania energia jest tuż za rogiem
Chińskie "sztuczne słońce" ustanowiło rekord świata, generując i utrzymując niezwykle gorącą, bardzo ograniczoną plazmę przez prawie siedem minut. To ważny krok w kierunku rozwoju fuzji jądrowej i taniej energii.
Eksperymentalny zaawansowany tokamak nadprzewodzący (EAST) w mieście Hefei we wschodnich Chinach generował i utrzymywał plazmę przez 403 sekundy. Plazma miała temperaturę 100 mln stopni Celsjusza.
Tokamak to urządzenie do przeprowadzania kontrolowanej reakcji termojądrowej. Poprzedni rekord wynosił 101 sekund i pochodził z 2017 r. Fuzja jądrowa to ten sam proces, w którym nasze słońce wytwarza światło i ciepło. Okiełznanie tego zjawiska mogłoby zapewnić ludzkości bezpieczne, czyste i niemal nieograniczone źródło energii.
Aby wykorzystać fuzję jądrową do celów energetycznych na Ziemi, trzeba stworzyć odpowiednie warunki do jej zachodzenia. Nie jest to łatwe, ponieważ jądra atomowe mają dodatni ładunek elektryczny i odpychają się nawzajem. Aby je połączyć, trzeba je rozgrzać do bardzo wysokiej temperatury (rzędu 100 mln stopni Celsjusza) i utrzymać je w stanie plazmy, czyli rozrzedzonego gazu złożonego z jonów i elektronów.
Fuzja jądrowa to przyszłość ludzkości
Fuzja jądrowa jest jednym z najbardziej perspektywicznych sposobów generowania dużej ilości energii elektrycznej bez emisji szkodliwych gazów cieplarnianych. Proces ten polega na syntezie jąder atomowych, które uwalniają ogromne ilości energii. Obecnie naukowcy i inżynierowie pracują nad stworzeniem technologii umożliwiającej wykorzystanie tej reakcji w przyszłych elektrowniach jądrowych.
Aby uzyskać energię z fuzji jądrowej, konieczne jest podgrzanie gazu złożonego z dwóch izotopów wodoru - deuteru i trytu - do temperatury około 100 milionów stopni Celsjusza. Istnieją różne metody osiągnięcia tak wysokiej temperatury, a jednym z najbardziej obiecujących sposobów jest metoda magnetycznego uwięzienia plazmy, w której rozgrzany gaz jest kontrolowany za pomocą silnych magnesów. Do tego celu wykorzystuje się tokamak - urządzenie w kształcie pierścienia, w którym plazma jest uwięziona i poddana wysokiej temperaturze, a następnie następuje wydzielanie energii w postaci ciepła i światła.
Fuzja jądrowa ma wiele zalet jako źródło energii. Po pierwsze, jest bezemisyjna, ponieważ nie wydziela dwutlenku węgla ani innych gazów cieplarnianych. Po drugie, jest efektywna energetycznie, ponieważ jeden kilogram paliwa termojądrowego może zapewnić tyle energii, co 10 milionów kilogramów paliwa kopalnego. Po trzecie, jest bezpieczna, ponieważ nie ma ryzyka katastrofy jądrowej na wielką skalę ani długotrwałych odpadów promieniotwórczych. Po czwarte, jest niezawodna i dostępna, ponieważ paliwo do fuzji jądrowej (izotopy wodoru - deuter i tryt) można pozyskać z wody i litu.
Fuzja jądrowa jest jednak wciąż nadal na etapie badań i rozwoju. Największym wyzwaniem jest osiągnięcie tzw. zapłonu termojądrowego, czyli stanu, w którym reakcja fuzji jądrowej staje się samowystarczalna i generuje więcej energii niż zużywa. Dotychczas największym sukcesem było uzyskanie mocy 16 MW przez tokamak JET (Joint European Torus) w 1997 r. Obecnie trwa budowa międzynarodowego eksperymentalnego reaktora termojądrowego ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) we Francji, który ma osiągnąć moc 500 MW i udowodnić możliwość produkowania energii z fuzji jądrowej na skalę przemysłową. Planuje się, że ITER rozpocznie działanie w 2025 roku.
Chińczycy szykują nowe "sztuczne słońce"
Chiński tokamak EAST, który rozpoczął działalność w 2006 r., to pierwszy na świecie nadprzewodzący tokamak – maszyna, która wykorzystuje potężne pola magnetyczne do uwięzienia supergorącej plazmy w przestrzeni w kształcie pączka. Ma on na swoim koncie kilka rekordów, w tym utrzymywanie plazmy w temperaturze około 70 mln stopni Celsjusza przez prawie 18 minut w 2021 r.
Chiny zakończyły też projekt swojego "sztucznego słońca" nowej generacji, zwanego China Fusion Engineering Test Reactor (CFETR), który ma być pierwszym na świecie działającym reaktorem termojądrowym. Po ukończeniu, około roku 2035, CFETR będzie wytwarzać ogromne ilości ciepła o szczytowej mocy wyjściowej do 2 gigawatów.
