Kina je načinila jedan od najozbiljnijih iskoraka ka snu koji naučnici decenijama pokušavaju da ostvare – stabilnoj nuklearnoj fuziji kao izvoru gotovo neiscrpne čiste energije. Njihov eksperimentalni reaktor EAST, često nazivan „veštačko Sunce“, uspeo je da zadrži izuzetno gustu plazmu u stabilnom stanju, što je do skoro važilo za jednu od najvećih prepreka u ovoj oblasti.
Reč je o postignuću koje ne znači da je fuziona elektrana iza ugla, ali jasno pokazuje da teorijske granice više nisu tako čvrste kao što se nekada mislilo. Naučnici Kineske akademije nauka saopštili su da je plazma u reaktoru ostala stabilna i pri gustinama koje znatno prevazilaze standardni operativni okvir današnjih tokamaka.
Četvrto agregatno stanje
Plazma, četvrto agregatno stanje materije, predstavlja osnovu nuklearne fuzije – procesa u kojem se spajaju laki atomi, oslobađajući ogromne količine energije. Upravo tako funkcioniše i Sunce. Razlika je u tome što Sunce ima nezamislivo veliki gravitacioni pritisak, dok se na Zemlji taj efekat mora veštački nadoknaditi ekstremno visokim temperaturama i preciznim magnetnim poljima.
EAST je takozvani tokamak – reaktor u kojem se plazma zadržava u prstenastoj komori pomoću snažnih magneta. Cilj ovakvih uređaja nije samo da pokrenu fuziju, već da je održavaju dovoljno dugo i stabilno da proizvedena energija premaši onu koja se ulaže u proces. Upravo tu leži najveći izazov.
Grinvaldova granica
Jedan od ključnih problema do sada bila je takozvana Grinvaldova granica – prag gustine iznad kog plazma postaje nestabilna i fuzioni proces se prekida. Kineski tim je, međutim, uspeo da ovu granicu ne samo probije, već i da održi stabilnost plazme pri gustinama koje dostižu i do 1,65 puta više od teorijski dozvoljene vrednosti.
To je postignuto pažljivim balansiranjem početnog pritiska goriva i preciznim zagrevanjem plazme pomoću mikrotalasa, odnosno metodom elektronske ciklotronske rezonance. Na taj način naučnici su kontrolisali interakciju između plazme i unutrašnjih zidova reaktora – faktora koji se sve češće pokazuje kao presudan za stabilnost sistema.
Plazma ostaje stabilna
Iako ovo nije prvi put da je Grinvaldova granica premašena – slični eksperimenti rađeni su i u Sjedinjenim Državama – kineski eksperiment je prvi koji je doveo do takozvanog „režima bez ograničenja gustine“. U tom stanju, plazma ostaje stabilna čak i dok se njena gustina dodatno povećava, što je donedavno postojalo samo u teorijskim modelima.
Uprkos ovom uspehu, nuklearna fuzija i dalje ostaje pre svega eksperimentalna tehnologija. I posle više od sedam decenija istraživanja, nijedan reaktor još nije postigao potpuno samoodrživu fuziju u komercijalnim uslovima. Ipak, ovakvi rezultati značajno skraćuju put do tog cilja.
Dugotrajna i kontrolisana fuzija
Napredak u Kini, kao i paralelni projekti u SAD-u i Evropi, imaće važan uticaj na međunarodni program ITER, najveći fuzioni eksperiment na svetu koji se gradi u Francuskoj. ITER bi trebalo da pokaže da je dugotrajna i kontrolisana fuzija moguća na industrijskom nivou, a prvi eksperimenti punog obima očekuju se krajem tridesetih godina ovog veka.
Ako se obećanja nuklearne fuzije jednog dana ostvare, svet bi mogao da dobije izvor energije bez ugljen-dioksida, bez dugotrajnog radioaktivnog otpada i bez ograničenja tipičnih za fosilna goriva. Kinesko „veštačko Sunce“ još ne greje gradove, ali je jasno – put ka energiji budućnosti postaje sve vidljiviji.
Naslovnica
Foto: YouTube printscreen
