REVIDIRALI GREENWALDOV ZAKON

Novo otkriće moglo bi utjecati na projekt stvaranja ‘umjetnog Sunca‘: ‘Dobit ćemo puno više energije nego što smo mislili...‘

Fuzijski reaktor

 Clement Mahoudeau/Afp
Gradnja ITER-a počela je 2006. godine, a završetak se očekuje krajem 2025. godine

Buduće reakcije fuzije unutar tokamaka mogle bi proizvesti mnogo više energije nego što se dosad mislilo, pokazala je studija fizičara pod vodstvom dr. Paola Riccija iz Švicarskog centra za plazmu u Lausanne objavljena u časopisu Physical Review Letters. Fizičari su u studiji revidirali tzv. Greenwaldov zakon, jedan od principa koji je bio temelj istraživanja plazme i fuzije u posljednje 34 godine. To bi moglo utjecati i na razvoj projekta ITER (međunarodni termonuklearni eksperimentalni reaktor) čiji je cilj ovladati proizvodnjom energije pomoću fuzije.

Oko 22 milijarde eura vrijedni ITER najveći je međunarodni znanstveni projekt današnjice u kojem surađuju EU, Kina, Japan, Južna Koreja, Indija, Rusija i SAD. Te politički često suprotstavljene zemlje ujedinjene su u namjeri da na Zemlji stvore "mini Sunce", odnosno da proizvodnjom energije pomoću fuzije riješe energetske probleme našeg planeta. Gradnja ITER-a počela je 2006. godine, a završetak se očekuje krajem 2025. godine.

Fuzija je proces spajanja jezgri lakih atomskih elemenata pri čemu se oslobađa golema količina energije. Taj se proces odvija na Suncu i ostalim zvijezdama. Fuzijska je reakcija naizgled jednostavna: primjerice, vodikovi izotopi deuterij i tricij se spajaju, a pritom nastaju helij i neutron. Kako bi se to dogodilo, gorivo mora biti u stanju plazme, tj. mora se ugrijati na više od 150 milijuna Celzijevih stupnjeva. Nadalje, kako bi došlo do spajanja jezgri, plazma dovoljne gustoće mora se držati dovoljno dugo bez dodira sa stijenkama posude u kojoj se nalazi. To se postiže pomoću jakih magnetskih polja u tzv. magnetskim bocama ili tokamacima koje su osmislili ruski fizičari Andrej Saharov i Igor Tamm na osnovi ideje Olega Lavrentijeva.

Američki fizičar Martin Greenwald s Massachusetts Institute of technology (MIT) 1988. godine formulirao je zakon na kojem se temelje strategije izgradnje tokamaka, uključujući i ITER-ova.

- Greenwaldov limit je maksimalni broj čestica plazme koji se može sabiti u tokamaku, uz stabilan rad bez proboja plazme. Proporcionalan je toroidalnoj struji koja nastaje vrtnjom plazme naokolo tokamaka. Obrnuto je proporcionalan kvadratu unutarnjeg radijusa vakuumske komore tokamaka. Mehanizam nije posve jasan, niti je jasno kako se skalira prema još većim tokamacima od postojećih. Može se napraviti kompaktni tokamak - poput britanskog MAST (Mega-Amper Spherical Tokamak), ali to iziskuje vrlo veliku struju plazme. Prekoračenje tog limita - recimo prevelikom količinom fuzijskog goriva ili premalom strujom plazme - izaziva proboj plazme (Edge Localized Mode - ELM), slično protuberanci na Suncu, koji može oštetiti ili posve uništiti tokamak. Primjerice, britanski JET se strese dva centimetra kad udari jaki ELM. Sve nas zanima kako će se ponašati ITER kod ELM-ova gdje će snaga plazme biti daleko veća - komentirao je dr. Tonči Tadić, voditelj hrvatskih fuzijskih aktivnosti u sklopu konzorcija EUROfusion te koordinator Savjeta europskog projekta DONES-PreP.

Kad bude dovršen, ITER tokamak bit će visok 28 metara i promjera 29 metara, što je otprilike veličina Jefferson Memoriala u Washingtonu. Bit će težak 23.000 tona, dakle dvostruko više od Eiffelova tornja u Parizu. Nadalje, cjeloviti ITER sadržavat će 10 milijuna različitih komponenti. Sada je studija znanstvenika iz Švicarskog centra za plazmu pokazala da bi tokamak ITER mogao raditi s dvostruko većom količinom plazme i stoga generirati više fuzijske energije.

- U svakom slučaju, cilj je da eksperimentalni fuzijski reaktor ITER i buduća fuzijska elektrana DEMO rade stabilno, možda s manjom snagom plazme, ali svakako unutar Greenwaldovog limita i bez ELM-ova. Nema svrhe imati spektakularnu kompresiju plazme na rubu ili preko Greenwaldovog limita koja će biti prva i posljednja radi jakog ELM-a. Trebamo 'dosadnu' fuzijsku elektranu DEMO, koja radi stabilno - zaključio je Tonči Tadić.

Želite li dopuniti temu ili prijaviti pogrešku u tekstu?
Linker
18. srpanj 2022 05:52