Nov rekord v trajanju fuzijske plazme: vzdrževali so jo več kot 1300 sekund

V zadnjih tednih sta dva superprevodna tokamaka, WEST v Franciji in EAST na Kitajskem, postavila nova rekorda v trajanju fuzijske plazme, so sporočili iz Slovenske fuzijske asociacije. 

Znanstveniki iz francoskega inštituta za raziskave fuzije CEA-IRFM so 12. februarja v tokamaku WEST vodikovo plazmo vzdrževali 1337 sekund oziroma približno 22 minut. S tem je WEST presegel rekord, ki so ga pred nekaj tedni postavili v kitajskem tokamaku EAST (Experimental Advanced Superconducting Tokamak) v Hefeiju, ki je kot prvi presegel mejo tisoč sekund (takrat so plazmo vzdrževali 1066 sekund), so dodali v slovenski organizaciji. 

Pri CEA-IRFM so pojasnili, da na tokamaku WEST potekajo številni poskusi, ki so temeljni za delovanje fuzijskega projekta ITER. »Eksperimentalna kampanja, ki se je končala decembra 2024, je že zagotovila odlične rezultate, med drugim trajanje plazme 824 sekund z 1,93 gigadžula (GJ) vbrizgane energije. Za te plazme z dolgim trajanjem raziskovalci inštituta uporabljajo eno od anten za segrevanje plazme z nižjimi hibridnimi radiofrekvenčnimi valovi, ki se imenujejo antene LH. V rekordni plazmi se z eno samo anteno injicira ogrevalna moč dva megavata. Ta s pospeševanjem elektronov ustvarja tok v plazmi in jo stabilizira. 12. februarja je bila dosežena prva vodikova plazma, ki je trajala 819 sekund, kar dokazuje zanesljivost predhodno uporabljenega scenarija. Naslednja plazma, številka 61299, je trajala 1337 sekund ali 22 minut, moč, ki jo je dovajal sistem LH in jo je odvzemala aktivno hlajena volframova komponenta, obrnjena proti plazmi, pa je znašala 2,6 GJ,« so razložili.

Plazma v tokamaku WEST, ko so dosegli rekordno dolžino vzdrževanja plazme. FOTO: CEA-IRFM   

Na spletni strani CEA-IRFM so še zapisali, da se je okoli 1040 sekunde eden od sedmih klistronov (to so specializirane vakuumske cevi z linearnim žarkom), ki poganjajo grelno anteno, nenadoma ustavil in plazma se je reorganizirala v nov režim do 1337. sekunde, ko se je sistem LH ustavil, posledično pa se je prekinila tudi plazma. Za boljše razumevanje obnašanja plazme še vedno analizirajo številne podatke.

Doseganje takšnih dolgih pulzov je ključni mejnik za naprave, kot je ITER, ki bodo morale vzdrževati fuzijsko plazmo več minut. Končni cilj je nadzorovati plazmo, ki je sama po sebi nestabilna, in hkrati zagotoviti, da bodo komponente in materiali, izpostavljeni plazmi, zdržali vse obremenitve, so dodali pri Slovenski fuzijski asociaciji. 

Obvladovanje nestabilne plazme v daljšem časovnem obdobju je pravi tehnološki izziv in bistveni pogoj za nadzorovanje samovzdržne plazme, ki jo poganjajo fuzijske reakcije, kot bo to v primeru eksperimentalne organizacije ITER, in nazadnje fuzijskih elektrarn v industrijskem obsegu.

Dosežki v napravah EAST in WEST dopolnjujejo obsežno delo, ki ga opravljajo ekipe raziskovalcev po vsem svetu, ki se ukvarjajo s ključnimi fizikalnimi in tehnološkimi vprašanji za ITER ter preizkušajo napredne scenarije za jedrske fuzijske reaktorje prihodnosti.

Eksperimenti na napravi WEST potekajo v sodelovanju s konzorcijem EUROfusion in drugimi mednarodnimi laboratoriji, ki si prizadevajo za razvoj fuzijske energije in podpirajo prihodnje obratovanje reaktorja ITER. Slovenska Fuzijska Asociacija (SFA) je del konzorcija EUROfusion.