Zprávy

Udržet superhorké plazma stabilní dostatečně dlouho na to, aby produkovalo čistou a komerčně využitelnou energii, je svatým grálem moderní fyziky. Hmota uvnitř fúzního reaktoru dosahuje teplot vyšších než v jádru Slunce, což s sebou nese obrovské technologické překážky. Mezi dvě největší dosud patřily extrémní tepelné toky ničící vnitřní komponenty reaktoru a divoké energetické erupce na okrajích plazmatu.

Vědcům z Čínské akademie věd se nyní na fúzním zařízení EAST (Experimental Advanced Superconducting Tokamak) podařil průlomový experiment. Obě tyto zásadní hrozby dokázali eliminovat současně, a to v rámci jednoho nově definovaného provozního režimu.

Výfuk v plamenech a miniaturní sluneční erupce

Aby mohl fúzní reaktor běžet nepřetržitě, musí bezpečně odvádět přebytečnou energii. K tomu slouží takzvaný divertor – specializovaný výfukový systém na dně reaktoru. Běžně je však vystaven tak obrovskému žáru, jakému čelí kosmické lodě při návratu do zemské atmosféry, což vede k rychlé korozi materiálů. Fyzici se sice snaží divertor chladit vstřikováním příměsových plynů (procesem zvaným odtržení plazmatu), přílišné zchlazení však dosud vždy vedlo k drastickému poklesu výkonu celého reaktoru.

Druhým rizikem jsou jevy označované jako ELM (Edge-Localized Modes). Jde o náhlé a prudké záblesky energie na okrajích plazmatu, které se chovají podobně jako sluneční erupce a dokážou doslova propálit stěny reaktoru. Tyto erupce se paradoxně objevují právě v momentě, kdy je plazma v nejefektivnějším stavu vysokého udržení energie (v tzv. H-módu).

Režim DTP: Stabilita trvající minutu

Tým, který vedl profesor Guosheng Xu, našel způsob, jak tyto protichůdné procesy vybalancovat. Vědci začali do tokamaku EAST s chirurgickou přesností vstřikovat specifické lehké příměsové plyny. Tím se jim podařilo vytvořit stabilní stav, který pojmenovali režim DTP (Detached divertor and Turbulence-dominated Pedestal).

Tento stabilní stav vědci udrželi v reaktoru s kovovými stěnami po dobu přibližně jedné minuty, což je v měřítkách moderní nukleární fúze významný milník. Výsledky výzkumu, které publikoval prestižní vědecký časopis Physical Review Letters, představují klíčový konstrukční návod pro budoucí fúzní elektrárny, jež budou muset fungovat bezpečně a nepřetržitě celé měsíce.

Zdroj: Scitechdaily.com