Kitajska dosegla rekord pri vzdrževanju vroče plazme v fuzijskem reaktorju

Kitajski fuzijski reaktor tipa superprevodni tokamak EAST je ta teden postavil rekord, saj je plazmo s temperaturo 120.000.000 °C in reakcijo ohranjal 101 sekundo. Še višjo temperaturo, 160 milijonov stopinj Celzija, pa je ohranjal 20 sekund. S tem so še korak bliže končnemu cilju, ki ga predstavlja plazma s temperaturo 100 milijonov stopinj Celzija, ki bi bila stabilna 1000 sekund (17 minut). Lani je EAST zmogel 100 milijonov stopinj Celzija za 20 sekund. V praksi so torej v letu dni podaljšali čas delovanja za petkrat, kar je osupljiv dosežek.

Kitajska je v svojem drugem fuzijskem reaktorju že dosegla 150 milijonov stopinj Celzija za 10 sekund. S tem je Kitajska močno vpisana na seznam držav, ki uspešno razvijajo fuzijsko energijo. Podobni projekti potekajo tudi v Evropi, Rusiji, Južni Koreji in ZDA. Največji projekt je ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor), kjer sodeluje 35 držav, med njimi tudi Kitajska, ki se je pridružila leta 2003. ITER je zaradi več zamud in zamikov še vedno nedokončan. Gradnja kompleksa se je začela leta 2013, samega reaktorja pa lani. Pričakujejo, da bo prvo plazmo uspel generirati leta 2025, do leta 2035 pa naj bi začel spajati devterij in tritij.

Fuzijski reaktorji bodo pridobivali energijo z zlivanjem jeder. Z zlivanjem vodikovih jeder sveti tudi Sonce, kjer je v sredici temperatura okrog 15 milijonov stopinj Celzija. Pri zlivanju jeder se sprošča ogromno energije, saj je masa novonastalih jeder malenkost manjša od mase reaktantov. Preostanek mase se po Einsteinovi zvezi pretvori v energijo. Isti masni defekt izkoriščamo sicer tudi pri cepljenju težkih jeder. Fuzija poteka le pri ekstremno visokih temperaturah, ki so dostopne v središčih zvezd, ne pa na Zemlji. Poustvariti jih skušajo v reaktorjih. Za poganjanje takih reaktorjev seveda potrebujemo veliko energije, da plazmo segrejemo do ustrezno visokih temperatur, a bi potem fuzija dajala še več energije, zato bi bila energijska bilanca ugodna. Ker se vsa energija ne sprosti v uporabni obliki, je za avtonomno delovanje (brez zunanjega segrevanja) potreben faktor Q več od 1. ITER je dizajniran, da bo imel ta faktor 10.

Produkti fuzijskih reaktorjev so drugi lahki elementi, zato ne ustvarjajo radioaktivnih odpadkov kakor (fisijski) jedrski reaktorji. Trenutno se raziskujejo reakcije med devterijem in tritijem, kjer nastajajo helijeva jedra in nevtroni. Tokamaki uporabljajo močna magnetna polja, da plazmo držijo v predvidenem območju. Temperature nekaj milijonov stopinj so prevroče, da bi jih lahko katerikoli material zdržal, zato je edini način za delovanje, da tako vroči plazmi preprečimo stik s stenami. Dizajn tokamaka sega v 50. leta prejšnjega stoletja v Sovjetsko zvezo in je še danes eden izmed najpopularnejših dizajnov za izolacijo izredno vroče plazme. Tokamaki izkoriščajo dejstvo, da na nabite delce v magnetnem polju deluje radialna Lorentzova sila. Plazmo sestavljajo nabiti delci, ki jih z magneti koncentriramo v središčnem delu.