Vedci prekonali hranice možného. Fúzny reaktor Wendelstein 7-X po prvýkrát vytvoril ióny hélia-3!
Výskumníci hlásia obrovský prelomový úspech v oblasti jadrovej fúzie, ktorý sa ešte nikomu nepodaril.
Výskumníci z Julich Forschungszentrum hlásia obrovský úspech v jadrovej fúzii. Ich fúzny reaktor Wendelstein 7-X, najväčší fúzny reaktor typu stellarator na svete, po prvýkrát generoval vysokoenergetické ióny hélia-3 pomocou iónového cyklotrónneho rezonančného ohrevu. Tento úspech predstavuje mimoriadne dôležitý míľnik pre oblasť jadrovej fúzie.
Jadrový reaktor Wendelstein 7-X (W7-X) predstavuje dôležitú technológiu pre ďalší vývoj fúznej technológie. Tento reaktor má v jadre magnetickú klietku, ktorá má tvar donutu. Táto magnetická klietka v sebe udržiava plazmu s teplotou niekoľko miliónov stupňov Celzia.
Jednou z najväčších výziev reaktorov stellarator je efektívne udržanie rýchlych alfa častíc, ako napríklad jadier izotopov hélium-4. Tie vznikajú počas fúznych reakcií. Ide o vysokoenegetické častice, ktoré sú dôležité pre udržiavanie mimoriadne vysokých teplôt, vďaka ktorým môže prebiehať fúzna reakcia. Ak tieto častice uniknú príliš rýchlo, nedokážu ohrievať plazmu efektívne.
W7-X je experimentálnym reaktorom typu stellarator, nie plne funkčnou fúznou elektrárňou. Preto je menší a výskumníci musia simulovať alfa častice pomocou častíc s nižšou energiou spôsobom, ktorý je prispôsobený rozmerom experimentálneho reaktora. V praxi teda používajú ľahšie ióny hélia-3, ktoré akcelerujú na vhodnú energiu.
“V rámci našich experimentov sme sa pýtali jednu kriticky dôležitú otázku. Ako môžeme spoľahlivo vytvoriť požadované častice vo vnútri reaktora W7-X?” pýtajú sa výskumníci.
Svetové prvenstvo nás priblížilo k jadrovej fúzii
Odpoveď našli v procese, ktorý sa nazýva rezonančný transfer energie. V rámci tohto procesu sa využívajú vysokofrekvenčné vlny na akcelerovanie častíc. Výskumníci prirovnávajú tento proces k roztláčaniu dieťaťa na hojdačke. Ak chceme byť čo najefektívnejší, musíme potlačiť v súlade s prirodzenou frekvenciou hojdačky.
Neprehliadni
Vo vnútri reaktora W7-X sú elektromagnetické vlny dodávané do reaktora pomocou špeciálnej antény. V plazme, ktorá sa skladá z vodíka a hélia-4 v mimoriadne presne nastavenom pomere, sú tieto vlny naladené na iónovú cyklotrónovú frekvenciu hélium-3 iónov. Ide o frekvenciu, v ktorej obiehajú okolo línií magnetického poľa.
Keď sa dosiahne rezonancia, častice efektívne absorbujú energiu z vĺn a dokážu dosiahnuť požadované vysoké energie. Toto značí prvýkrát, čo vytvorili vysokoenergetické ióny hélia-3 v reaktore W7-X pomocou iónového cyklotrónneho rezonančného ohrevu, skrátene ICRH. Zároveň je to prvýkrát na svete, čo niečo takéto bolo dosiahnuté.
“Náš výskum neprispieva len k rozvoju udržateľnej a prakticky neobmedzenej energie, no zároveň nám poskytuje nečakané poznatky o tom, ako funguje naše vlastné Slnko. Rovnaké rezonančné procesy, ktoré vzrušujú častice hélia-3 v našom reaktore môžu vysvetliť, prečo občas pozorujeme oblaky bohaté na hélium-3 v atmosfére Slnka,” vysvetľujú autori výskumu.
Rovnako ako v reaktore, hélium-3 častice získavajú energiu z elektromagnetických vĺn generovaných Slnko. Tam sa selektívne akcelerujú a vytvárajú veľké oblaky. Tieto oblaky môžu obsahovať až 10-tisíckrát viac hélia-3, než je obvyklé. Zistenia našich experimentov nám ukazujú, že veda jadrovej fúzie nám pomáha nielen tvarovať našu budúcnosť, no zároveň nám pomáha odomykať záhady vesmíru okolo nás.
Jadrová fúzia na dosah ruky
Nedávno publikovaná štúdia popísala ďalší významný pokrok, ktorý nás posunul do budúcnosti, v ktorej bude jadrová fúzia komerčne dostupným spôsobom výroby energie. Experimentálne výsledky, prezentované v štúdii, ktorú výskumníci publikovali v Nature Communications hovoria, že spoločnosť optimalizovala a zjednodušila prístup k vytváraniu plazmy vo fúznom reaktore. Spoločnosť tento objav priblížil ku komerčnému využívaniu fúznej energie.
Výskumníci využili metódu FRC, teda metódu konfigurácie s obráteným magnetickým poľom. Pri použití FRC metódy sa plazma vo fúznom reaktore sama organizuje a vytvára vlastné magnetické pole vo vnútri reaktora. To výrazne znižuje množstvo externých magnetov potrebných pre uväznenie plazmy. Vďaka tomu je celý reaktor výrazne energeticky efektívnejší. Viac o tomto procese nájdeš v našom článku.
Komentáre