Krajem prošlog veka, Zajednički evropski torus (JET) postavljen blizu Oksforda, proizveo je 22 megadžula energije, što je u to vreme bio rekord u nukleranoj fuziji. Nedavno je ovo postrojenje usklađeno sa tehnologijom predviđenom za veliki međunarodni projekat, što je rezultiralo proizvodnjom skoro tri puta veće količine energije.
Ovo je veliki iskorak za fuziju zasnovanu na tokamaku (sovjetskom reaktoru), što nas približava generisanju gotovo beskonačnog toka energije, bez ugljeničnih gasova ili radioaktivnog otpada. „Ono što smo naučili proteklih meseci olakšava nam planiranje eksperimenata sa fuzionom plazmom koja generiše mnogo više energije nego što je potrebno za njeno zagrevanje,“ kaže Sibil Ginter, direktorka Instituta Maks Plank za fiziku plazme.
Tokamaci bi mogli da budu ključna sredstva za postizanje ove prekretnice u proizvodnji energije. Sačinjeni od relativno jednostavnog torusa okruženog nizom izuzetno moćnih magneta, oni usmeravaju nalete vodonika koji je zagrejan toliko da se rastvori u plazmu. Iako ova procedura deluje relativno jednostavno, realnost je sasvim drugačija. Održavanje stabilnosti uzburkanog toka plazme, kako bi se iz njega istisnulo dovoljno neutrona koji nose energiju, zahteva mnogo finog podešavanja.
Kao deo evropskog puta ka nuklearnoj fuziji, projekti poput JET-a imaju ključnu ulogu u prevazilaženju tehnoloških prepreka, mada je veliki izazovi tek predstoje. Međunarodni poduhvat pod nazivom ITER gradi najveći tokamak na svetu u južnoj Francuskoj; ovaj reaktor bi mogao da generiše neverovatnih 500 megavata energije od samo 50 megavata početnog grejanja. Većina istraživanja fuzije trenutno se oslanja na uobičajenu formu vodonika sa jednim protonom u jezgru (protijum), ili na malo ređi oblik sa protonom i neutronom (deuterijum).
Ovo je dovoljno u prvoj fazi, dok zaista ne razradimo tehnologiju fuzije. Ali da bismo izvukli maksimalnu korist iz fuzionog reaktora, potreban je još oskudniji oblik vodonika koji sadrži dodatni neutron (tricijum). ITER namerava da eksperimentiše sa kombinacijama tricijuma i deuterijuma do 2035. sa ciljem stvaranja samoodržive plazme koja će osloboditi više energije nego što potroši. To je ambiciozan cilj koji će zavisiti od uspeha manjih projekata poput JET-a. JET je tokamak koji može da koristi oba ova materijala, što istraživačima omogućava da razumeju njihove jedinstvene nuklearne karakteristike. Projekat je 1997. postigao rekord u proizvedenoj energiji u obliku oslobođenih neutrona, tačnije 4,4 megavata snage za samo 5 sekundi.
Od tada su se bavili redizajnom, uključujući zamenu karbonske obloge mešavinom volframa i berilijuma. Iako je novi materijal otporniji i ne upija energiju kao što ugljenik radi, on ipak utiče na kretanje plazme. Najzad, nakon mnogo podešavanja, eksperimenti su oborili stari rekord sa rezultatom od 59 megadžula. To je još uvek nedovoljno za održivu fuziju, a kamoli da generiše više energije nego što potroši. Za to će biti potreban mnogo veći reaktor, ali je svakako značajno dostignuće.
„U nedavnim eksperimentima, želeli smo da dokažemo da možemo da stvorimo znatno više energije čak i pod uslovima sličnim ITER-u,“ kaže fizičarka Atina Kapatou sa Instituta Maks Plank. Čim se proizvodnja energije stabilizuje, višak neutrona koji se oslobađa iz tokamaka može se usmeriti na tanak sloj litijuma, koji će se nuklearnom fisijom razgraditi kako bi obezbedio izdašniji izvor tricijuma.
U teoriji sve zvuči tako jednostavno. Ali ako smo nešto naučili iz proučavanja fuzije, imitiranje procesa na Suncu radi proizvodnje energije je strahovit izazov. Srećom, objekti širom sveta postepeno pronalaze načine za rešavanje problema, dostižući više temperature i razrađujući načine za stabilizovanje nuklearnih procesa. Moguće je da ćemo tako dobiti čist i praktično neograničen izvor energije za kojim toliko očajnički tragamo.
(ScienceAlert-ZTP, foto: CCFE)
