Nuklearna fuzija stvara energiju na isti način kao Sunce. Proces uključuje razbijanje dva atoma takvom snagom da se spoje u jedan, veći atom, oslobađajući ogromne količine energije u procesu.
Za razliku od nuklearne fisije - nuklearne reakcije koja se trenutno koristi u energetskom sektoru - fuzija ne stvara radioaktivni otpad. Proizvodi tri do četiri puta više energije od fisije i ne ispušta ugljen-dioksid u atmosferu, za razliku od sagorevanja fosilnih goriva.
Fuzija je takođe vrlo osetljiv proces koji će se zaustaviti u deliću sekunde ako ne budu stvoreni idealni uslovi. Stoga ne postoji rizik da će se dogoditi nuklearna reakcija.
Ipak, postoji jedan problem: fuzija zahteva ogromne količine energije za postizanje potrebne temperature i pritiska za tok reakcije. Kao rezultat toga, naučnici još nisu uspeli da dobiju značajno više energije iz fuzijske reakcije nego što su uložili.
Supervruće temperature
Istraživači širom sveta rade na prevladavanju ovih izazova, povećavajući delotvornost procesa na više frontova kako bi oživeli san o čistoj, gotovo neograničenoj fuzijskoj energiji.
Kinesko „veštačko sunce“ zvaničnog naziva „Eksperimentalni napredni supervodljivi tokamak“ (EAST), čini to zadržavajući reakciju u ogromnoj napravi u obliku krofne koja se naziva tokamak.
Tokamak je tvorevina u obliku krofne koja koristi snažne magnete za zadržavanje kružnog toka supervruće plazme. Plazma - koja se ponekad naziva i četvrtim agregatnim stanjem - nastaje kada se atomi zagrevaju do tako visokih temperatura da se raskomadaju, što rezultuje „čorbom“ od negativno nabijenih elektrona i pozitivno nabijenih jona.
Ovi pozitivno nabijeni joni obično se međusobno odbijaju, ali na Suncu se stvara visok pritisak zbog njegovih intenzivnih gravitacionih sila koje guraju jone zajedno i nadvladavaju to odbijanje.
Međutim, na Zemlji je to gotovo nemoguće imitirati, pa se plazma mora još više zagrejati, na temperaturama otprilike šest puta višim od temperature u središtu Sunca ili više.
Da bi se održale te supervruće temperature, plazma mora biti sadržana u malom području, a to je malo mesto na koje dolaze magneti.
„U osnovi, imate sistem vrlo velikih magneta. Polje potrebno za kontrolu plazme generiše se propuštanjem velikih struja kroz neke velike vodiče“, rekao je ranije za „Njuzvik“ Toni Lengtri, rukovodilac inženjeringa u britanskoj kompaniji „Tokamak Enerdži“.
„Dok struja prolazi kroz te vodiče, oni stvaraju magnetska polja, a budući da plazma takođe ima struju, ona reaguje na ta polja i može je kontrolisati“, napominje on.
Uloga superprovodnika
U prošlosti su za izradu ovih magneta korišćeni metali poput bakra. Ali, kada struja prođe kroz te konvencionalne materijale, njihova će se struktura odupreti protoku električne energije, što znači da će deo uložene energije biti izgubljen.
Jedan od brojnih momenata koji EAST-u omogućuje delotvorno postizanje i održavanje visokih temperatura je korišćenje supraprovodljivih magneta.
Superprovodnici su materijali koji proizvode nulti otpor i ne gube toplotu pod normalnim uslovima.
Kompanije poput „Tokamak Enerdžija“ rade na razvoju sledeće generacije superprovodnika koji rade još delotvornije na ovim višim temperaturama.
Song Juntao, direktor Instituta za fiziku plazme Kineske akademije nauka, rekao je da je plazma bila održavana u „visokom ograničenom“ načinu rada, koji podržava višu temperaturu i gustinu čestica i postavlja temelje za delotvorniju proizvodnju energije.
Ovo postignuće srušilo je prethodni rekord reaktora za plazmu visoke zatvorenosti u stabilnom stanju, koji je 2017. godine postavljen na 101 sekundu.
„Ovo je još jedno značajno postignuće u fuziji, koje je omogućeno korišćenjem supraprovodljivih magneta. Dugo trajanje impulsa s kratkim intervalima između impulsa potrebno je za visoku izlaznu snagu u fuzijskim elektranama“, rekao je za „Njuzvik“ suosnivač i izvršni potpredsednik „Tokamak Enerdžija“ Dejvid Kingam.
Prema rečima Tima Bestvika, glavnog tehnološkog službenika Uprave za atomsku energiju Velike Britanije, produženje vremena za održivu i kontrolisanu plazmu poput ove uključuje tri stvari: „Imati mašine koje mogu da rade duže vreme; moći isporučiti trajnu snagu grejanja u plazmu i mogućnost praćenja i kontrole plazme“, preneo je „Jutarnji list“.
EAST je započeo s radom 2006. godine i doprineo je 35-godišnjoj saradnji između Kine, EU, Indije, Japana, Južne Koreje, Rusije, Ujedinjenog Kraljevstva i SAD na razvoju i optimizaciji najveće mašine za tokamak na svetu, ITER-a, koja se trenutno gradi u Francuskoj. Očekuje se da će ITER proizvesti svoju prvu plazmu krajem 2025. godine, a rad u punom kapacitetu započeti 2035. godine.
„Kina ima aktivan program fuzije i intenzivno je uključena u međunarodni program ITER. Ovaj rezultat pokazuje očekivani napredak u ovom polju“, rekao je Bestvik.