Njemački naučnici na pragu senzacionalnog otkrića

Fizičari već više od pola vijeka sanjaju o komercijalno isplativoj fuziji koja za razliku od fisije ne bi zagađivala okoliš radioaktivnim materijalima, a imala bi jeftine i gotovo neiscrpne izvore goriva - morsku vodu. No za razliku od fisije, koja se već odavno koristi u stotinama nuklearki širom svijeta, fuzija je tehnološki mnogo zahtjevnija. Problem je u tome što se proces fuzije, odnosno sjedinjavanja atoma, pokreće tek pri velikom pritisku i temperaturama kakve vladaju u aktivnim zvijezdama kao što je naše Sunce, piše Index.hr.

Zbog takve tehnološke zahtjevnosti ostvarenje fuzijskog sna oduvijek se, iznova i iznova, čini kao nešto na što će trebati pričekati još par desetljeća.

Stara ideja, nova nada

No Nijemci su prošle godine objavili senzacionalnu vijest da je prva faza testiranja njihovog eksperimentalnog reaktora Wendelstein 7-X, čija je konstrukcija koštala oko 370 milijuna eura, a trajala desetak godina, bila uspješna. U reaktoru su tada uspjeli stvorili vruću plazmu sličnu onoj u kojoj bi se trebao pokrenuti proces fuzije.

U novom eksperimentu potvrdili su uspješnost druge faze testiranja. O čemu je riječ?

Tim iz Max Plancka objavio je rad u časopisu Nature Communications prema kojem W7-X stvara točno onakva super-moćna, vijugava trodimenzionalna magnetska polja kakva su bila predviđena projektom - pokazalo se da su razine pogreške manje od 1 na 100.000, što je dovoljno za komercijalnu primjenu tog modela reaktora.

„Koliko znamo to je točnost bez presedana, kako u smislu inženjerske konstrukcije fuzijskog uređaja, tako i u smislu mjerenja magnetske topologije", pišu u izvješću autori.

Zašto je to vrlo važna vijest? Preciznost magnetskih polja u reaktoru ključna je za fuziju jer ona imaju funkciju da užarenu plazmu pod visokim pritiskom drže na sigurnoj udaljenosti od stjenki uređaja. Naime, vreli materijali, zagrijani na temperature od preko 100 milijuna stupnjeva Celzijusovih, ne smiju dodirnuti stjenke kako ih ne bi oštetili ili čak probili.

Ovaj tehnološki zahtjevan problem naučnici pokušavaju riješiti na dva temeljna načina koji se bitno razlikuju po dizajnu - jedan model naziva se tokamak, a drugi stelarator po zvijezdama u kojima se fuzija prirodno odvija.

W7-X je najnapredniji model fuzijskog reaktora tipa stelaratora koji su bili popularni sredinom 20. vijeka. Nažalost, njihova je popularnost brzo jenjala jer su imali problema s kontroliranjem goriva pa su ih istisnuli tokamaci koji su se nastavili razvijati sve do danas. Prema modelu tokamaka trenutno se u Francuskoj gradi najveći međunarodni fuzijski reaktor na svijetu ITER.

Međutim, stelaratori posljednjih godina doživljavaju veliki 'come back' jer su stručnjaci zahvaljujući razvoju superkompjutera uspjeli riješiti ključne probleme u njihovom dizajnu.

Kako je provedeno novo testiranje?

U novom eksperimentu naučnici iz Max Plancka i iz Američkog ministarstva energetike poslali su elektronskim pištoljem zraku elektrona duž magnetskih polja u torusu stelaratora. Krećući se duž silnica magnetskog polja kroz ubrizgani plin elektroni su u sudarima s atomima plina izazvali pobuđenje koje se manifestiralo kao svjetlosna mreža. Rezultat predstavlja upravo onakva polja kakva su bila planirana dizajnom uređaja.

Planovi za budućnost

Iako je uspješno prošao prva dva ključna testa, W7-X zapravo nije konstruisan za komercijalnu uporabu. On ima funkciju pokusnog bolida koji treba pokazati da stelerator može raditi. U 2019. godini W7-X će po prvi put početi koristiti deuterij umjesto vodika kako bi stvarno pokrenuo fuziju. No ni tada još neće moći stvarati više energije nego što će je trošiti. To je zadatak koji bi trebela ostvariti tek sljedeća generacija stelaratora. Stručnjaci smatraju da je u sadašnjem trenutku najuzbudljivija činjenica da se W7-X uključio u utrku s ITER-om.