Nowy rekord w fuzji jądrowej. Jak blisko jesteśmy czystej energii?

W laboratorium JET ustanowiono nowy rekord świata: 69 megadżuli energii termojądrowej zostało uwolnionych w postaci prędkich neutronów podczas wyładowania plazmowego trwającego 5,2 sekundy. Do osiągnięcia tej energii potrzebne było zaledwie 0,2 miligrama paliwa. W zwykłym piecu, do wytworzenia tej samej ilości energii potrzeba było około 2 kg węgla brunatnego – dziesięć milionów razy więcej. JET pobił tym samym swój własny rekord z 2021 r. (59 megadżuli w 5 sekund).

Niestety, rekord JET nie pozwolił na osiągnięcie dodatniego bilansu energetycznego – innymi słowy, w plazmę trzeba było zainwestować więcej energii, niż wytworzono energii termojądrowej. Nie ma się co przejmować. Póki co ludzkość eksperymentuje. W rzeczywistości zysk energii jest fizycznie niemożliwy w przypadku JET i wszystkich innych obecnych na całym świecie eksperymentów z syntezą magnetyczną.

Więcej ciekawych wiadomości o fuzji jądrowej znajdziesz na Spider`s Web:

Aby uzyskać dodatni bilans energetyczny, elektrownie termojądrowe muszą przekraczać określoną wielkość, co będzie miało miejsce w przypadku ITER. ITER, czyli Międzynarodowy Eksperymentalny Reaktor Termonuklearny to reaktor termojądrowy, jak również międzynarodowy program badawczy z nim związany, którego celem jest zbadanie możliwości produkowania na wielką skalę energii z kontrolowanej fuzji jądrowej. Obiekt powstaje we Francji. Reaktor ten ma rozpocząć spalanie paliwa termojądrowego w 2035 r.

Fuzja jądrowa to proces, w którym jądra atomowe łączą się ze sobą, tworząc cięższy pierwiastek i uwalniając przy tym ogromną ilość energii. To ten sam proces, który zachodzi w gwiazdach, takich jak nasze Słońce. Naukowcy uważają, że fuzja jądrowa może być idealnym rozwiązaniem dla problemu energetycznego ludzkości, ponieważ nie emituje dwutlenku węgla ani innych szkodliwych gazów cieplarnianych, nie generuje odpadów radioaktywnych, a paliwo jest praktycznie niewyczerpalne ( wystarczy woda i lit).

Jednak aby wywołać fuzję jądrową na Ziemi, trzeba stworzyć warunki podobne do tych panujących w centrum Słońca. Oznacza to podgrzanie i skompresowanie cząsteczek do stanu plazmy, w którym temperatura sięga ponad 100 mln stopni Celsjusza, a ciśnienie jest ogromne. To nie lada wyzwanie techniczne i naukowe, które wymaga specjalnych urządzeń i ogromnych nakładów energii.

JET to skrót od Joint European Torus, czyli wspólnego europejskiego torusa. Torus to kształt pierścienia, w którym zamknięta jest plazma. JET to największy i najbardziej zaawansowany eksperymentalny reaktor na świecie, który działał w Culham w Oxfordshire od 1983 r. Jego celem było zbadanie możliwości i ograniczeń fuzji jądrowej jako źródła energii.

JET był finansowany głównie przez europejski program badawczy Euratom i zarządzany przez brytyjską agencję atomową UKAEA. W jego pracach uczestniczyli naukowcy z Wielkiej Brytanii, Europy, Szwajcarii i Ukrainy. Reaktor zakończył swoją działalność w grudniu 2023 r., a ostatni eksperyment był jego pożegnalnym akordem.

W tym eksperymencie JET użył mieszanki deuteru i trytu, czyli izotopów wodoru, jako paliwa. Deuter ma jeden neutron w jądrze, a tryt ma dwa. Gdy jądra te łączą się, powstaje hel, a olbrzymia energia jest uwalniana w postaci ciepła i promieniowania. JET wykorzystał silne pola magnetyczne, aby utrzymać plazmę w kształcie pierścienia i ograniczyć jej kontakt ze ściankami reaktora. Następnie podgrzał i skompresował plazmę, aby wywołać fuzję jądrową. Wideo z eksperymentu zobaczycie niżej.

Nowy rekord JET jest ważnym krokiem w kierunku osiągnięcia tzw. zapłonu, czyli stanu, w którym fuzja jądrowa jest samowystarczalna i produkuje więcej energii, niż zużywa. To marzenie każdego fizyka i warunek niezbędny do budowy komercyjnych elektrowni termojądrowych.

Jednak zapłon to nie wszystko. Trzeba także zadbać o bezpieczeństwo, wydajność, niezawodność i opłacalność fuzji jądrowej. Dlatego naukowcy nadal pracują nad udoskonaleniem technologii i rozwiązywaniem problemów, takich jak odporność materiałów, kontrola plazmy, oczyszczanie paliwa czy utylizacja neutronów.

Fuzja jądrowa to nie tylko nauka, ale także nadzieja. Nadzieja na to, że ludzkość będzie mogła zaspokoić swoje rosnące zapotrzebowanie na energię, nie niszcząc przy tym planety. Fuzja jądrowa to wizja czystej, bezpiecznej i nieograniczonej energii, która może zmienić świat na lepsze.