Fúzna sila je horúčkovým snom vedcov, environmentalistov a futuristov už takmer storočie. V posledných niekoľkých desaťročiach sa vedci snažia nájsť spôsob, ako vytvoriť udržateľné fúzne reakcie, ktoré by ľudstvu poskytli čistú a bohatú energiu, ktorá by nakoniec narušila našu závislosť od fosílnych palív a iných nečistých metód.
V posledných rokoch sa urobilo veľa pozitívnych krokov, ktoré približujú „éru fúzie“ k realite. Najnovšie vedci pracujúci s experimentálnym pokročilým supravodivým tokamakom (EAST) - aka. „čínske umelé slnko“ - nový rekord superohrievaním mrakov vodíkovej plazmy na viac ako 100 miliónov stupňov - teplota, ktorá je šesťkrát teplejšia ako samotné Slnko!
Zatiaľ čo vedci dokážu spojiť atómy vodíka s cieľom vyrábať energiu, kameň úrazu vždy dosiahol to, čo sa nazýva „bod vyrovnania“. To je miesto, kde energia produkovaná sebestačnou fúznou reakciou sa rovná energii potrebnej na jej zahájenie. A zatiaľ sme sa k tomuto bodu ešte nedostali, vedci sa stále priblížia.
V súčasnosti sú dvoma najobľúbenejšími metódami výroby energie jadrovej syntézy prístup inertného zadržania a tokamakový reaktor. V prvom prípade sa lasery používajú na tavenie peliet deutéria (H2 alebo „ťažký vodík“), aby vytvorili fúznu reakciu. V poslednom uvedenom prípade proces zahŕňa uzavretú komoru v tvare torusu, ktorá využíva magnetické polia a vnútorný prúd na uzavretie vysokoenergetickej plazmy.
Superhriatím tejto plazmy a udržaním jej stabilnej sa môže vytvoriť autonómna fúzna reakcia. Zatiaľ čo iné tokamakové reaktory sa spoliehajú na magnetické cievky, aby udržali plazmový torus stabilný, čínsky reaktor EAST sa spolieha na magnetické polia produkované pohybujúcou sa plazmou, aby udržal torus pod kontrolou. Vďaka tomu je menej stabilný, ale fyzikom umožňuje zvyšovať teplotu.
Po štvormesačnej kampani vedecký tím EAST dokázal integrovať štyri typy vykurovacej energie, aby dosiahol nový teplotný rekord. Zahŕňali zahrievanie nižších hybridných vĺn, zahrievanie elektrónových cyklotrónových vĺn, iónový cyklotrónový rezonančný ohrev a zahrievanie iónov neutrálnych lúčov. Pomocou týchto kombinovaných metód sa optimalizoval profil hustoty prúdu plazmy.
Keď vedecký tím dokázal optimalizovať spojenie štyroch rôznych zahrievacích techník, bol schopný vytvoriť oblak nabitých častíc, ktorý obsahoval elektróny zahriate na viac ako 100 miliónov ° C. Taktiež prekročili úroveň vstrekovania energie 10 MegaWattov (MW) a zvýšili akumulovanú energiu v plazme na 300 kilojoulov (kJ).
Nie je to prvýkrát, čo vedci z CASHIPS oznámili dosiahnutie medzníka fúzie. V roku 2016 tím oznámil, že vyprodukoval plynný vodík, ktorý bol trikrát teplejší ako jadro Slnka (približne 50 miliónov ° C; 90 miliónov ° F), a bol schopný udržať túto teplotu rekordne 102 sekúnd.
S týmto najnovším experimentom tím EAST nielen zdvojnásobil teplotu plazmového torusu (nastavil nový rekord), ale dokázal vyriešiť aj niekoľko problémov, ktoré sú rozhodujúce pre dosiahnutie operácií v rovnovážnom stave. Napríklad vyriešili zadržiavanie častíc a výfukového plynu, ktorého načasovanie musí byť správne, aby sa udržala trvalá fúzna reakcia.
Experiment tiež poskytol kľúčové údaje na overenie modelov odvádzania tepla, transportu a súčasného pohonu, ktoré budú rozhodujúce pre realizáciu niekoľkých významných projektov jadrovej syntézy. Medzi ne patrí medzinárodný termonukleárny experimentálny reaktor (ITER), čínsky fúzny inžiniersky testovací reaktor (CFETR) a elektráreň DEMOnstration (DEMO).
EAST, pôvodne postavený v roku 2006, sa stal úplne otvoreným testovacím zariadením, ktoré umožňuje globálnej vedeckej komunite vykonávať operácie v ustálenom stave a fyzikálny výskum. A vzhľadom na to, že tímu EAST sa opäť podarilo vytvoriť teplotné podmienky výrazne presahujúce Slnko, prezývka „Čínske umelé slnko“ sa javí ako ťažná sila!
Vek čistej energie sa priblíži, ani nie príliš skoro!
