Umetno sonce na Kitajskem

Notranjst kitajskega fuzijskega reaktorja
Notranjost kitajskega fuzijskega reaktorja. Vir: Science of Singularity

Fuzijski reaktor EAST je podrl rekord s 120 milijioni °C, kar je več kot desetkrat bolj vroče od središča Sonca.

Reaktor EAST (Experimental Advanced Superconducting Tokamak) se nahaja na Inštitutu za fiziko v mestu Hefei na Kitajskem. Tam že od leta 2006 raziskovalci eksperimentirajo s plazmo in jedrsko fuzijo ter poskušajo replicirati procese, ki se dogajajo v zvezdah. Konec prejšnjega meseca so podrli rekord in zarisali nov mejnik v raziskovanju jedrske energije. Uspelo jim je doseči temperaturo 120 milijonov °C in jo ohraniti 101 sekundo. S tem so podrli svoj lasten rekord iz leta 2018, ko so dosegli 100 milijonov °C.

Kaj je jedrska fuzija

Kitajska intenzivno vlaga v raziskave na področju zelene energije in načrtuje, da bo do leta 2030 močno zmanjšala porabo fosilnih goriv v prid alternativam. Ena izmed teh je tudi jedrska energija, pri kateri pa ne gre za princip deljenja atomskih jeder (fiziji), temveč njihovem združevanju (fuziji). Ta proces se naravno vrši v zvezdah, kjer se pri visokih temperaturah in gravitacijskih silah vodik spreminja v helij, helij v ogljik in tako naprej vse do železa in še težjih elementov. Pri tem se sproščajo ogromne količine energije, še večje kot pri jedrskem cepljenju, ki ga uporabljamo v današnjih jedrskih elektrarnah. Poleg tega fuzija proizvede mnogo manj odpadnih snovi in je tako pravi sveti gral trajnostnih virov energije.

Shema jedrske fuzije
Prikaz nastanka helija v zvezdah s podobno maso kot Sonce

Kako deluje

Kot gorivo fuzijskemu reaktorju uporabljamo vodo. Najraje težko, v kateri je večji odstotek vodikovih izotopov devterija in tritija. Jedra teh atomov lažje vstopijo v fuzijsko reakcijo in omogočajo večji izkoristek, kot običajni vodikovi atomi. Še vedno pa je potrebno za potek reakcije snov ohranjati v stanju plazme, kar zahteva zelo visoko temperaturo in pritisk. V zvezdah za to poskrbi gravitacijska sila, v naših reaktorjih pa si pomagamo z magnetnimi polji. Najbolj uporabljen je način tokamak, v katerem z magnetnim poljem plazmo ohranjamo v obliki tulca in preprečujemo, da bi se dotikala sten reaktorja.

V stanju plazme, kjer se elektroni ločijo od atomov, temperature pa dosegajo milijone stopinj, se začnejo vodikovi atomi združevati v helijeve in pri tem oddajati enormne količine energije. Na žalost nam na Zemlji še ni uspelo izvesti te reakcije s pozitivno računico. Vedno se porabi več energije, da reakcija steče, kot je dobimo nazaj, saj naše umetne zvezde ne gorijo dovolj dolgo. Raziskave zato potekajo predvsem v smeri stabilnosti reaktorjev.

Do zvezd in še naprej

Temperatura v jedru sonca je okoli 15 milijonov °C, kar pomeni, da je v reaktorju EAST več kot desetkrat bolj vroče. Kot kompenzacijo za pomanjkanje gravitacijske sile moramo na Zemlji zagotavljati višjo temperaturo. Vodja raziskave pravi, da je pot do širše rabljenih fuzijskih reaktorjev še dolga, vendar njihov rekord je dodaten kamenček v mozaiku.

S fuzijsko energijo bi lahko popolnoma nadomestili fosilna goriva, ki še vedno predstavljajo glavni vir energije in tudi onesnaženja. Pri fuziji radioaktivnih odpadkov skoraj ni, toplogrednih plinov tudi ne, izračuni pa predvidevajo, da bi iz enega litra vode dobili toliko energije kot iz 300 litrov bencina.

Viri:

https://futurism.com/chinas-artificial-sun-fusion-reactor-just-set-a-world-record

https://www.sciencealert.com/china-s-artificial-sun-fusion-reactor-reached-another-milestone

Junior novinar

Uporabljamo Akismet za manjšanje neželenih oglasnih komentarjev (spam). Politika zasebnosti.