Fuzja jądrowa to nadzieja na wydajne źródło czystej energii, znacznie lepszego od atomu czy nieodnawialnych źródeł energii. Nie bez powodu nad reaktorami termojądrowymi pracują naukowcy z całego świata, a projekty badawcze jak ITER integrują specjalistów z różnych placówek. W Korei Południowej, w tokamaku KSTAR przez 30 sekund udało się podtrzymać reakcję fuzji jądrowej plazmy o temperaturze przekraczającej 100 mln ^oC. Chociaż sama długość i temperatura nie są rekordowe, to połączenie obu aspektów – ciepła i stabilności – jest ważnym osiągnięciem. Szczegóły badań opublikowano w czasopiśmie Nature.

Koreańskie “Sztuczne Słońce”. Ważne 30 sekund, ale to dopiero początek

Większość naukowców nie ma złudzeń – od opanowania energii termojądrowej wciąż dzielą nas dekady. Stopniowo zbliżamy się do tego momentu, a przyszłe pokolenia będą czerpać korzyści z fuzji jądrowej. Duże nadzieje wiąże się z projektem ITER, czyli Międzynarodowym Eksperymentalnym Reaktorem Termonuklearnym, który powstaje w centrum badawczym Cadarache w pobliżu Marsylii, na południu Francji. Ale także w Azji trwają prace nad okiełznaniem “energii Słońca” – jednym z realizowanych projektów jest koreański tokamak KSTAR.

Teraz zespołowi prof. Yong-Su Na z Narodowego Uniwersytetu Seulskiego udało utrzymać plazmę wytwarzaną w reaktorach termojądrowych w stabilnym stanie przez 30 sekund. Jej kontrola ma ogromne znaczenie. Jeżeli plazma dotknie ścianek reaktora, gwałtownie się ochładza, tłumiąc reakcję i powodując znaczne uszkodzenia komory, w której się znajduje. Naukowcy zwykle stosują różne kształty pól magnetycznych, aby powstrzymać plazmę – niektórzy używają krawędziowej bariery transportowej (ETB), która kształtuje plazmę z ostrym odcięciem ciśnienia w pobliżu ściany reaktora, co powstrzymuje ucieczkę ciepła i plazmy. Inne stosują wewnętrzną barierę transportową (ITB), która wytwarza wyższe ciśnienie bliżej środka plazmy. Jednak oba te rozwiązania mogą powodować niestabilność.

Zespół prof. Na zastosował zmodyfikowaną technikę ITB w reaktorze KSTAR (Korea Superconducting Tokamak Advanced Research), uzyskując znacznie mniejszą gęstość plazmy. Podejście to pozwala na zwiększenie temperatury w centrum plazmy i obniżenie jej na obrzeżach, co docelowo wydłuży żywotność samego reaktora.

Czytaj też: Fuzja jądrowa coraz bliżej. Reaktor Wendelstein 7-X osiągnął temperaturę 30 milionów kelwinów

Reakcję zatrzymano po 30 sekundach tylko z powodu ograniczeń sprzętowych. Eksperci szacują, że w niedalekiej przyszłości będą możliwe jeszcze dłuższe okresy. KSTAR został obecnie zamknięty w celu modernizacji – elementy węglowe w ścianach reaktora zostały zastąpione wolframem, co zdaniem prof. Na poprawi powtarzalność eksperymentów.

Zagraniczni naukowcy pracujący nad fuzją jądrową chwalą osiągnięcie Koreańczyków i przewidują, że może ono być przydatne dla globalnych prac nad reaktorami termojądrowymi.