Fuzijska energija: Tokamak EAST na Kitajskem dosegel ključni mejnik

Eksperimentalni napredni superprevodni tokamak (EAST) na Kitajskem je uspešno vzdrževal delovanje plazme z visoko zaprtostjo v stanju dinamičnega ravnovesja 1,066 sekund in podrl svoj prejšnji rekord 403 sekund, dosežen leta 2023.

20. januarja 2025 je objekt Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST) na Kitajskem (popularno znan kot kitajsko 'umetno sonce') uspešno vzdrževal delovanje visoko zaprte plazme v ustaljenem stanju 1,066 sekund. Trajanje 1,066 sekund je ključni korak v raziskavah fuzije; zato je ta dosežek mejnik v prizadevanju za proizvodnjo fuzijske energije. Objekt EAST je leta 403 prej vzdrževal delovanje plazme z visoko zaprtostjo v stanju dinamičnega ravnovesja 2023 sekunde. Da bi omogočili jedrsko fuzijo, morajo objekti za nadzorovano fuzijo doseči temperature nad 100 milijonov ℃, hkrati pa ohraniti stabilno dolgoročno delovanje.

Objekt Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST) na Kitajskem je začel delovati leta 2007. To je naprava tokamak in služi kot odprta platforma za testiranje za znanstvenike, da izvajajo poskuse in raziskave, povezane s fuzijo, odkar je začela delovati.

Naprava EAST tokamak je po obliki in ravnovesju podobna napravi ITER, a manjša, a bolj prilagodljiva. Ima tri značilne značilnosti: nekrožni presek, popolnoma superprevodne magnete in popolnoma aktivno vodno hlajene komponente, obrnjene proti plazmi (PFC). Znatno je napredovala pri pristopu jedrske fuzije z magnetno omejitvijo, zlasti pri doseganju rekordne temperature plazme.

Uporaba magnetov za omejevanje in nadzor plazme je eden od dveh glavnih pristopov za doseganje ekstremnih pogojev, potrebnih za jedrsko fuzijo. Naprave tokamak uporabljajo magnetna polja za ustvarjanje toplote in zadrževanje visokotemperaturne plazme. ITER je največji projekt tokamaka na svetu. ITER s sedežem v St. Paul-lez-Durance v južni Franciji je najambicioznejše sodelovanje 35 držav na področju fuzijske energije. Uporablja obročasti torus (ali magnetno napravo s krofom) za dolgotrajno zadrževanje fuzijskega goriva pri dovolj visokih temperaturah, da lahko pride do fuzijskega vžiga. Tako kot ITER tudi fuzijski program STEP Združenega kraljestva temelji na magnetnem omejevanju plazme z uporabo tokamaka. Vendar pa bo tokamak programa STEP sferične oblike (namesto ITERjeve oblike krofa). Sferični tokamak je kompakten, stroškovno učinkovit in ga je morda lažje meriti.

Inercial Confinement Fusion (ICF) je drugi pristop za doseganje ekstremnih pogojev, potrebnih za jedrsko fuzijo. Pri tem pristopu se ustvarijo ekstremni fuzijski pogoji s hitrim stiskanjem in segrevanjem majhne količine fuzijskega goriva. National Ignition Facility (NIF) pri Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) uporablja lasersko implozijsko tehniko za implozijo kapsul, napolnjenih z gorivom iz devterija in tricija, z uporabo visokoenergijskih laserskih žarkov. NIF je nedavno dokazal koncept tega pristopa, da je mogoče nadzorovano jedrsko fuzijo izkoristiti za zadovoljevanje potreb po energiji.

***

Reference:

Hefei Institute of Physical Science, CAS. Novice – Kitajsko »umetno sonce« je doseglo nov rekord v pomembnem mejniku pri pridobivanju fuzijske energije. Objavljeno 21. januarja 2025. Na voljo na https://english.hf.cas.cn/nr/bth/202501/t20250121_899051.html

Eksperimentalni napredni superprevodni tokamak (EAST). Kratek uvod. Na voljo na http://east.ipp.ac.cn/index/article/info/id/52.html

Zhou C., 2024. Primerjava med tokamakom EAST in ITER. Teoretična in naravoslovna znanost,43,162-167. DOI: https://doi.org/10.54254/2753-8818/43/20240818

Hu, J., Xi, W., Zhang, J. et al. Vsi superprevodni tokamak: VZHOD. AAPPS Bull. 33, 8 (2023). https://doi.org/10.1007/s43673-023-00080-9

Zheng J., et al 2022. Nedavni napredek kitajskih raziskav fuzije, ki temelji na konfiguraciji superprevodnega tokamaka. Inovacija. 3. zvezek, 4. številka, 12. julij 2022, 100269. DOI: https://doi.org/10.1016/j.xinn.2022.100269

***

Sorodni članki