Moc syntezy jądrowej od dawna uważana jest za świętego Graala alternatywnej energii. Czysta, obfita moc, stworzona przez samowystarczalny proces, w którym jądra atomowe stapiają się w ekstremalnie wysokich temperaturach. Osiągnięcie tego było celem badaczy atomowych i fizyków od ponad pół wieku, ale postęp był powolny. Choć wiedza na temat mocy syntezy jądrowej jest solidna, proces ten nie był do końca praktyczny.
Krótko mówiąc, fuzję można uznać za żywotną formę energii tylko wtedy, gdy ilość energii użytej do zainicjowania reakcji jest mniejsza niż wytworzona energia. Na szczęście w ostatnich latach podjęto szereg pozytywnych kroków w kierunku tego celu. Najnowsze pochodzą z Chin, gdzie naukowcy z eksperymentalnego tokamaka nadprzewodzącego zaawansowanego (EAST) niedawno informują, że osiągnęli kamień milowy syntezy jądrowej.
Przez lata proponowano i testowano wiele różnych koncepcji syntezy jądrowej. Obecnie dwoma najbardziej popularnymi projektami są podejście do bezwładności i reaktor tokamak. W pierwszym przypadku lasery są używane do stapiania granulek paliwa deuterowego w celu wytworzenia reakcji stapiania. W tym drugim przypadku proces obejmuje toroidalną komorę ograniczającą, która wykorzystuje pola magnetyczne i prąd wewnętrzny do ograniczania plazmy o wysokiej energii.
Korzystając z tokamaka, który ma trzy wyraźne cechy - niekołowy przekrój, w pełni nadprzewodzące magnesy oraz w pełni aktywnie chłodzone wodą elementy skierowane do plazmy (PFC) - naukowcy z zakładu EAST ogłosili w zeszłym tygodniu, że są w stanie wytwarzać gazowy wodór, który było trzy razy gorętsze niż jądro Słońca (około 50 milionów ° C; 90 milionów ° F) i były w stanie utrzymać tę temperaturę przez rekordowe 102 sekundy.
Nie jest to małe osiągnięcie, ponieważ zamknięcie i utrzymywanie temperatur są niezbędne do wytworzenia mocy syntezy jądrowej. Po uruchomieniu reaktory termojądrowe muszą być w stanie utrzymać reakcję przez długi czas, głównie dlatego, że ilość energii potrzebnej do jej zainicjowania jest znaczna. Ale oczywiście utrzymanie i zamknięcie tak wysokoenergetycznej plazmy jest dość trudne i potencjalnie niebezpieczne.
Możliwość utrzymywania wysokoenergetycznej plazmy przez ponad półtorej minuty stawia placówkę EAST, która jest częścią Instytutu Nauk Fizycznych w Hefei w Jiangshu, o krok do przodu w globalnym wyścigu syntezy jądrowej. Poprzez odtworzenie stabilnych warunków, w których naturalnie zachodzi fuzja - tj. We wnętrzu Słońca - ludzkość mogłaby być o krok bliżej marzenia o czystej i praktycznie nieograniczonej energii.
Ale oczywiście istnieje pewien sceptycyzm wobec tego twierdzenia. Do tej pory było tylko ogłoszenie wydane przez Instytut Nauk Fizycznych. I dopóki nie zostaną udostępnione wyniki oceny, roszczenie pozostanie niepotwierdzone. Jednakże, jeśli ich wyniki zostaną potwierdzone, będzie to oznaczało, że istnieje pewna konkurencja, aby zobaczyć, kto może uzyskać coraz lepsze wyniki. I ta konkurencja może już być!
Zaledwie kilka dni przed ogłoszeniem tego etapu przez placówkę EAST badacze z Karlsruhe Institute of Technology (KIT) w Niemczech ogłosili własną wiadomość. Tutaj naukowcy twierdzili, że stellarator Wendelstein 7-X (W7X) - największy tego typu reaktor termojądrowy - z powodzeniem wyprodukował i utrzymał plazmę wodorową po raz pierwszy.
Podobnie do tokamaka, stellerator wykorzystuje skręcone pierścienie i magnesy zewnętrzne do ograniczenia plazmy. Jako jeden z najlepiej znanych jako przykłady gwiezdnego stellaratora, Wendelstein 7-X był w stanie ogrzać wodór do temperatury 80 milionów stopni Celsjusza i utrzymywać chmurę plazmy przez ćwierć sekundy. Krótko mówiąc, osiągnęli reakcję, która wytworzyła więcej energii, ale o wiele krócej.
W nadchodzących latach oczekuje się nowych wiadomości na temat syntezy jądrowej, ponieważ projekty takie jak międzynarodowy eksperymentalny reaktor termojądrowy (ITER) zostaną uruchomione online. Położona na południu Francji ITER zastosuje największy na świecie eksperymentalny reaktor tokamak i będzie największym jak dotąd eksperymentem w dziedzinie fuzji. Obiekt EAST wskazał, że zamierza bezpośrednio zaangażować się w ITER i pożyczy swoje doświadczenie i wiedzę specjalistyczną.
Choć wciąż jesteśmy daleko od reaktorów termojądrowych, które rozwiązałyby wszystkie nasze problemy energetyczne, dobrze jest wiedzieć, że podejmujemy odpowiednie kroki w celu urzeczywistnienia tego. Kto wie? Pewnego dnia nasze dzieci (lub wnuki) mogą spojrzeć na początki XXI wieku jako „epokę przed fuzją” i zastanawiać się, jak to się udało!
