Za slovo nov fuzijski rekord

Skupni evropski torus (Joint European Torus ali Jet), ki je bil eden največjih in najmočnejših fuzijskih naprav na svetu, je v zadnjih eksperimentih še enkrat dokazal, da lahko tokamaki zanesljivo proizvajajo fuzijsko energijo.

V sklepnih devterij-tritijevih poskusi so v petih sekundah proizvedli rekordnih 69 megadžulov (MJ) energije. Pri tem je bilo v tokamaku le 0,2 miligrama goriva - količino bi lahko primerjali z drobno kapljico vode, je dejal dr. Žiga Štancar, zaposlen pri britanski agenciji za fuzijsko energijo.

Tako so za deset megadžulov presegli prejšnji rekord v proizvedeni energiji iz fuzije v petih sekundah: 59 MJ so dosegli v poskusih decembra 2021. V tem plazemskem poskusu so dosegli približno 13 MW fuzijske moči, kar je znatna izboljšava v primerjavi z letom 2021, ko so dosegli fuzijsko moč okoli 11 MW.

Podrobneje o prejšnjem rekordu:

Slovenski raziskovalci sodelovali pri novem fuzijskem rekordu

Jet je bil ključnega pomena pri raziskovanju fuzije. Leta 1983 je dosegel prvo plazmo, do začetka devetdesetih je premikal meje mogočega v fuzijskih eksperimentih. Konec lanskega leta so sklenili s fuzijskimi poskusi, zdaj sledi faza razstavljanja.

Proizvedene energije seveda ni zelo veliko, z njo bi lahko segreli denimo štiri ali pet kadi vode. Od fuzijskih elektrarn smo še daleč, a z vsakim poskusom bližje. 

Fuzija, proces, ki poganja zvezde, obljublja skoraj neomejen čist vir električne energije za dolgoročno uporabo z majhnimi količinami goriva, ki jih je mogoče pridobiti po vsem svetu iz poceni materialov. Poleg tega je zelo varna, saj se fuzijska reakcija samodejno zaustavi, ko gre karkoli narobe. Fuzija je proces zlivanja atomov lahkih elementov pri visokih temperaturah, npr. vodika, kjer nastane helij in se sprosti ogromno energije v obliki toplote.

Ti dosežki predstavljajo pomemben mejnik na področju fuzijske znanosti in inženirstva, so sporočili iz Jet.

Deloval je po principu magnetnega zadrževanja plazme. »Mi želimo ogromno plazme stisniti skupaj, kar je še najbolj podobno delovanju zvezd. Sonce plazmo stiska gravitacijsko, mi pa jo zadržujemo z močnimi magnetnimi silami v tokamaku toroidne oblike,« je v nedavnem intervjuju za Delo povedal dr. Žiga Štancar, vodja ekipe za preučevanje plazemske sredice pri britanski vladni agenciji za fuzijsko energijo (UKAEA).

Več o delovanju Jet in fuziji si preberite v spodnjem članku:

Žiga Štancar: Fuzija je znanstvena fantastika, ki jo uresničujemo

Kot gorivo za fuzijo so uporabljali izotopa vodika: devterij in tritij. »Pri devterij-tritijski (DT) reakciji se sprostita delec alfa, ki je v bistvu helijevo jedro, in nevtron. Helij je nabit, zato ostane v plazmi, nevtroni pa zbežijo in trkajo v stene. Stene se bodo segrevale, to toploto lahko nato pretvarjamo v električno energijo. Lahko pa nevtroni tudi interagirajo s steno, če je v njej litij, pri tem nastaja tritij. To je izredno pomemben princip bodočih fuzijskih reaktorjev, ampak nujno je poudariti, da tega tehnološko še nismo prikazali v realnih rektorjih. Tehnologija je zelo napredna, s simulacijami smo princip uspešno dokazali, prav tako na manjših skalah v laboratoriju. Zelo okrnjene module za pridobivanje tritija na tak način smo testirali tudi na Jetu, gradijo pa se Iter in podobni eksperimenti po vsem svetu. Fuzijski reaktorji morajo biti samooskrbni,« je razložil dr. Štancar. Prve poskuse z devterijem in tritijem so v Jet izvedli leta 1997.

Jet je bil temelj, ki vodi v nove fuzijske naprave – na jugu Francije gradijo Iter, v načrtu je Demo, ki bo prva evropska fuzijska elektrarna. V Veliki Britaniji načrtujejo izgradnjo prototipa fuzijske elektrarne STEP.  

»Uspešna predstavitev operativnih scenarijev za prihodnje fuzijske stroje, kot sta Iter in Demo, potrjena z novim energetskim rekordom, vliva zaupanje v razvoj fuzijske energije. Poleg novega rekorda smo dosegli stvari, ki jih do zdaj še nismo, in poglobili naše razumevanje fuzijske fizike,« je ob dosežku dejal profesor Ambrogio Fasoli, vodja programa pri konzorciju Eurofusion.

Graf, ki prikazuje količino sproščene energije. FOTO: Eurofusion  

Več kot 300 znanstvenic in znanstvenikov je v konzorciju Eurofusion, ki je raziskovalo v Jet, ki je nameščen v Culhamu v Oxfordu v Veliki Britaniji. Med temi je bila tudi močna skupina slovenskih raziskovalk in raziskovalcev.

»V celotni obratovalni dobi je bil Jer izjemno koristen predhodnik Itra, tako pri testiranju novih materialov, razvoju inovativnih komponent in raziskovanju same fuzijske fizike ter pridobivanja energije iz devertij-tritija. Ti rezultati bodo neposredno in pozitivno vplivali na Iter,« je poudaril dr. Pietro Barabaschi, generalni direktor Iterja in dodal, da je bil tudi zanj prvilegij, da je nekaj let delal pri Jet.