Tokamak Energy uspeo da ostvari temperaturni prag za komercijalnu fuziju

Povezane objave

• Jedno od najneobičnijih zanimanja u okviru NASA-e 02/10
• Fliiby – sajt koji pomaže kreativcima da zarade! 22/01
• Zašto se bikini tako zove? 01/07

Britanska tehnološka kompanija Tokamak Energy sa sedištem u Oksfordu, dostigla je prekretnicu u privatno finansiranim istraživanjima fuzije, nakon što je njen ST-40 sferni tokamak reaktor dostigao temperaturu od 100 miliona °C, što je, kako kaže, prag za komercijalnu fuziju energije.

Više od 75 godina, obećanja o praktičnom fuzionom reaktoru ostaju frustrirajuće van domašaja, uz stalna obećanja da se radi samo o par decenija. Međutim, implikacije vezane za takvu tehnologiju reaktora i njenu sposobnost da snabdeva čovečanstvo praktično neograničenim zalihama jeftine, čiste energije, toliko menja igru da naučnici i inženjeri nastavljaju da je slede.

Princip nuklearne fuzije je relativno jednostavan – samo uzmite atome vodonika i izložite ih toploti i pritiscima koji se nalaze unutar Sunca dovoljno dugo da se spoje i formiraju teže atome i pritom oslobađaju ogromne količine energije.

Nažalost, ovo je klasičan primer nečega kao što je violina, koju je u teoriji lako svirati, a u praksi neverovatno teško. Jednostavno rečeno, nije tako teško postići ravnotežu tri glavna faktora (toplota, pritisak i vreme) kako bi se proizvela fuzija. U stvari, tokom Svetskog sajma u Njujorku 1964. godine, postavljen je štand na kojem je javnost mogla da posmatra rad bench-top fuzionog reaktora u realnom vremenu u deliću sekunde. Teži deo je bio da se osmisli reaktor koji može da proizvede praktične količine energije u okviru stalnog snabevanja i u količinama većim od onih koji treba da se ulože da bi se reakcija pokrenula.

Jedan od najperspektivnijih je reaktor tokamak, koji je prvi put razvijen u Sovjetskom Savezu 1950-ih. Osnovni dizajn predstavlja šuplji prsten okružen kalemovima koji postavljaju magnetno polje unutra. Prsten sadrži vakuum u koji se uvode atomi vodonika. Magnetno polje ograničava i steže atome dok se zagrevaju na milione stepeni, oduzimajući im elektrone i pretvarajući ih u plazmu dok se okreću oko prstena. Kada su uslovi pravi, dolazi do fuzije.

Većina tokamak reaktora izgrađenih u proteklih 70 godina bili su istraživački reaktori finansirani od strane vlade, koji su više koncentrisani na učenje o ponašanju vodonične plazme i problemima s kojima će se susresti izgradnja praktičnog reaktora. To znači da ovi tokamaci imaju tendenciju da budu izuzetno veliki i skupi i kanališu tako ogromne količine energije da, ako se slučajno puste u rad, cela mašina može skoči kao okeanski brod koji se diže u vazduh.

Na drugom kraju skale su privatno finansirani reaktori poput sfernog tokamaka ST40 kompanije Tokamak Energy. Dok su vladini reaktori već dostigli oznaku “100 miliona °C”, učiniti to s mnogo manjim komercijalnim reaktorom po ceni od samo 70 miliona američkih dolara (što su to potvrdili spoljni posmatrači) je prilično dostignuće.

Prema kompaniji, svrha ST40 je da se koncentriše na komercijalnu primenu fuzione energije, što podrazumeva da reaktori budu ekonomski održivi. Iz tog razloga, ST40 je sferni tokamak.

Tamo gde konvencionalni tokamaci imaju velike torusne komore, sferni reaktor je mnogo kompaktniji i zamenjuje okružujuće magnete onima koji se sastaju u centru komore u obliku stuba. Ovo pruža reaktoru spljošteni oblik, nešto poput jabuke, što omogućava magnetima da počivaju bliže struji plazme, tako da su magneti manji i troše manje energije, a generišu intenzivnija polja.

Pored toga, ST40 koristi visokotemperaturne superprovodljive (HTS) magnete napravljene od retkog zemnog barijum bakar oksida (REBCO) i formirane u uske trake debljine manje od 0,1 mm. Ovi magneti „visoke temperature“ rade na između -250 i -200 °C ili otprilike na temperaturi tečnog azota. Ovo čini mnogo jeftinijim održavanje magneta reaktora hladnim od onih koji se oslanjaju na tečni helijum.

Ova postavka čini manji reaktor jednostavnijim, gde plazma ostaje mnogo stabilnija u uslovima koji podržavaju reakciju fuzije. Međutim, ovaj reaktor ima manji ukupni pritisak od konvencionalnih tokamaka, a centralni stub je podložan raspadu zbog uticaja plazme i treba ga redovno zamenjivati.

Kompanija sada radi na naprednijem reaktoru, ST-HTS, koji će biti pušten u rad za nekoliko godina i nadamo se da će pružiti informacije za projektovanje prvog pravog komercijalnog postrojenja 2030-ih.

„Ponosni smo što smo postigli ovaj proboj koji nas stavlja korak bliže obezbeđivanju novog, bezbednog izvora energije bez ugljenika“, rekao je Kris Kelsal, izvršni direktor Tokamak Energyja. „Kada se kombinuju sa HTS magnetima, sferni tokamaci predstavljaju optimalan put ka postizanju čiste i jeftine komercijalne fuzione energije. Naš sledeći uređaj će kombinovati ove dve vodeće svetske tehnologije po prvi put i predstavlja centralnu ulogu u našoj misiji da isporučimo jeftinu energiju. sa kompaktnim fuzionim modulima.”

Video ispod govori o novom rekordu temperature plazme.