Reaktor KSTAR, działający w Koreańskim Instytucie Energii Fuzyjnej (KFE), pobił światowy rekord w zakresie podtrzymywania gorącej plazmy. Urządzenie utrzymywało temperaturę 100 mln stopni przez 48 sekund.
Ponad 100 sekund w H-mode
Sukces udało się osiągnąć po usprawnieniu systemu podgrzewania plazmy i jej kontrolowania.
W reaktorach typu tokamak, do których należy KSTAR, w ultragorącej plazmie ma dochodzić do łączenia się jąder wodoru z nadwyżką energetyczną. To proces podobny trochę do tego, jaki zachodzi w Słońcu.
Z energetyką fuzyjną wiązane są ogromne nadzieje, ponieważ elektrownie takie byłyby w stanie dostarczać olbrzymich ilości energii ze stosunkowo łatwo dostępnego paliwa, przy niewielkiej ilości odpadów.
W KSTAR już w 2018 r. udało się osiągnąć temperaturę 100 mln st. C, a w 2021 r. utrzymano ją przez 30 sekund.
Teraz udało się także wykonać inny ważny krok – przez ponad 100 sekund reaktor utrzymywał plazmę w bardzo pożądanym, wysokoenergetycznym trybie, tzw. H-mode (high confinement).
To w dużej mierze efekt niedawnej wymiany tzw. dywertorów, które oczyszczają pracującą w reaktorze plazmę. Zastąpiono je nowymi – wykonanymi z wolframu.
Chcą osiągnąć 300 sekund przy temperaturze ponad 100 mln stopni
Eksperyment wykazał także prawidłowe działania licznych systemów KSTAR, do których należą m.in. te ogrzewające plazmę, diagnostyczne czy kontrolujące pracę reaktora.
„Pomimo że jest to pierwszy eksperyment przeprowadzony z wolframowymi dywertorami, dokładne testy sprzętu i kampania przygotowawcza pozwoliły nam na uzyskanie w krótkim czasie rezultatów lepszych niż przy ostatnim rekordzie” – mówi Si-Woo Yoon, dyrektor KSTAR Research Center.
„Aby osiągnąć ostateczny cel działania KSTAR, planujemy kolejno zwiększać siłę ogrzewania i moc urządzeń napędzających plazmę, jak również wdrożyć kluczowe technologie potrzebne do uzyskania długich pulsów działania plazmy” – dodaje.
Docelowo naukowcy chcą osiągnąć czas 300 sekund przy temperaturze plazmy ponad 100 mln stopni. W tym celu wprowadzane są już kolejne udoskonalenia.
Eksperci wymieniają m.in. montaż wolframowych powierzchni kontaktujących się z plazmą czy zastosowanie sztucznej inteligencji w kontroli reakcji.
Efekty działania reaktora mają m.in. pomóc w konstrukcji budowanego od dłuższego czasu Międzynarodowego Eksperymentalnego Reaktora Termonuklearnego oraz - w dalszej kolejności – pierwszej demonstracyjnej elektrowni fuzyjnej DEMO.
Marek Matacz