განახლებების შედეგად, კორეის სინთეზურმა რეაქტორმა, რომელსაც „ხელოვნურ მზესაც“ უწოდებენ, კიდევ ერთი რეკორდი დაამყარა; ახალმა კომპონენტებმა უკეთესად გაუძლო უკიდურესად დიდ ტემპერატურას და 100 მილიონ გრადუს ცელსიუსამდე გაცხელებულ პლაზმას თითქმის 50 წამის განმავლობაში გაუძლო.
კორეის ტოკამაკი რეაქტორის, KSTAR-ის მიერ მიღწეული ეს მაჩვენებელი 20 წამით მეტია წინა შედეგებზე, რომლებიც ბოლო წლებში ასევე რეკორდული იყო დონატის ფორმის კორპუსში უკიდურესად ცხელი პლაზმის გამომუშავებისა და შეკავების ხანგრძლივობის თვალსაზრისით.
100 მილიონ გრადუს ცელსიუსზე, მძიმე წყალბადის იზოტოპები პლაზმაში (იონიზებული აირის ცხელი ღრუბელი) იძულებული არიან ერთმანეთს შეერწყან, რა დროსაც ენერგიას იმავე გზით გამოყოფენ, როგორც ჩვენი მზის ბირთვში ხდება. თუმცა, მიუხედავად იმისა, რომ ასეთი ბირთვული სინთეზი სუფთა, თითქმის ულიმიტო ენერგიას გვპირდება, აქვს ერთი დიდი გამოწვევა — პლაზმის ამ დაგრეხილი მარყუჟის შენარჩუნება მაგნიტური ველების გამოყენებით.
KSTAR-ის უახლესი შედეგი შთამბეჭდავია იმიტომ, რომ უპირისპირდება სინთეზური ენერგიის გზაზე არსებულ რამდენიმე მთავარ გამოწვევას, მიუხედავად იმისა, რომ ტექნოლოგიების ამავე კლასის სხვა სინთეზურმა რეაქტორებმა ეს ლიმიტები კიდევ უფრო შორს გადაწიეს.
ახალი კომპონენტების ტესტირებით, KSTAR-ი გზას უხსნის საერთაშორისო თერმობირთვულ ექსპერიმენტულ რეაქტორს (ITER), რომელიც შეიძლება მსოფლიოს უდიდესი ტოკამაკი სინთეზური რეაქტორი გახდეს, თუკი დაძლევს ბიუჯეტის პრობლემებსა და ტექნიკურ დაბრკოლებებს.
KSTAR-ის ახალი რეკორდის შესახებ კორეის სინთეზური ენერგიის ინსტიტუტმა (KFE) გვამცნო და ეფუძნება 2023 წელს რეაქტორის დივერტორში განხორციელებულ განახლებებს. ეს კომპონენტი უმკლავდება უცხელეს ტემპერატურას რეაქტორს შიგნით და ამავე დროს, უზრუნველყოფს ნარჩენი პროდუქტების მოშორებას.
KSTAR-ის ახალი დივერტორი ვოლფრამისგან არის დამზადებული, რომელსაც ძლიერ მაღალი დნობის წერტილი აქვს, მაგრამ ღრუბელივით არ ისრუტავს პლაზმის საწვავს და რეაქციაშიც ისე არ შედის, როგორც წინა, ნახშირბადზე დაფუძნებული დივერტორები.
ახალი დივერტორების დაყენება შარშან დასრულდა, რამაც KSTAR-ს ბოლო სამი თვის განმავლობაში სინთეზის დროის 48 წამამდე გაზრდის საშუალება მისცა. 2021 წელს ეს მაჩვენებელი ნახევარ წუთამდე იყო.
„მიუხედავად იმისა, რომ პირველი ექსპერიმენტი იყო ვოლფრამის ახალი დივერტორების გარემოში, ტექნიკური უზრუნველყოფის საფუძვლიანმა ტესტირებამ და კამპანიისთვის მზადებამ წინა რეკორდების მოხსნის საშუალება მოგვცა, თანაც მოკლე პერიოდში“, — წერს განცხადებაში KSTAR-ის კვლევითი ცენტრის დირექტორი სი-ვუ იონი.
თუმცა, დადასტურდა, რომ დივერტორს მზის ტემპერატურაზე შვიდჯერ უფრო მაღალ ტემპერატურაზე შეუძლია მუშაობა, რაც უზარმაზარი ამბავია.
KFE-ს მკვლევრები ვარაუდობდნენ, რომ ის დიდწილად ნახშირბადზე დაფუძნებული დივერტორების მსგავსად იმუშავებდა, მაგრამ არსებობდა საშიშროება, რომ ვოლფრამი დაიმსხვრეოდა ან ახალი აპარატურა პლაზმის გამომუშავებას ვერ შეძლებდა. შეიცვალა დივერტორის არა მხოლოდ მასალა, არამედ ფორმაც.
„კამპანიის დასაწყისში, ტოკამაკის შიდა კედლის ტემპერატურა კარგად არ იზრდებოდა, მაგრამ მკვლევრებმა სწრაფად შეძლეს ოპერირების ახალ გარემოზე მორგება, რათა პლაზმა მაგნიტურ ველებთან აერიათ“, — ამბობს KFE-ს ფიზიკოსი ჰიუნსეოკ კიმი.
ვოლფრამის დივერტორი ერთადერთი განახლება არ იყო, რომელიც KSTAR-ს წარმადობის გაუმჯობესებაში დაეხმარა. KFE-ს მკვლევრები აშშ-ის ენერგიის დეპარტამენტთან თანამშრომლობდნენ და ჯერ კიდევ თებერვალში, ჟურნალ Nature Communications-ში აღწერდნენ, როგორ მიაგნეს პლაზმის კიდეებზე არსებული სისუსტეების სტაბილიზების გზას, რასაც მაგნიტურ კოჭებში არსებული უმცირესი დეფექტები იწვევდა — ეს დეფექტები პლაზმას ერთ ადგილას აკავებდა.
გაუმჯობესებამ განაპირობა მეორე საეტაპო მოვლენა — პლაზმა 102 წამის განმავლობაში შეინარჩუნა მაღალეფექტიან მდგომარეობაში, რომელსაც მაღალი შეზღუდვის რეჟიმს, იგივე H რეჟიმს უწოდებენ. წინა მცდელობები მხოლოდ რამდენიმე წამით შემოიფარგლებოდა, რის შემდეგაც, წარმატება დრამატულად ეცემოდა.
იდეალურ შემთხვევაში, სრულად ფუნქციონირებადი სინთეზური ელექტროსადგური კრიტიკულ ტემპერატურებზე უნდა მუშაობდეს H რეჟიმში, საკმარისად დიდხანს, რათა ენერგიის გამომუშავების მდგრადი წყარო გახდეს. ამის მიღწევა ამ მიზნისკენ გადადგმულ მონუმენტურ ნაბიჯს წარმოადგენს.
KFE-ის პლაზმის ფიზიკოსი, ჰეიონ-სეონ ჰანი ამბობს, რომ ჯგუფი ამჟამად ბოლო ექსპერიმენტის მონაცემებს განიხილავს, რაც მნიშვნელოვანია შემდეგი ექსპერიმენტისთვის.
ჰანს იმედი აქვს, რომ მაკე ისინი 50-წამიან ზღვარსაც გადალახავენ; პროექტის საბოლოო მიზანი 2026 წლისთვის 100 მილიონ გრადუსზე პლაზმის ოპერაციების 300 წამის განმავლობაში შენარჩუნებაა.
ეს მაჩვენებელი KSTAR-ის ამჟამინდელ რეკორდზე ექვსჯერ მეტია, მაგრამ მაინც წუთებით ნაკლები, ვიდრე ჩინეთის ტოკამაკ EAST-ის მაჩვენებელი, რომელმაც გასული წლის აპრილში პლაზმის გამომუშავება და შენარჩუნება თითქმის შვიდი წუთის განმავლობაში შეძლო.
თუმცა, ამ ყველაფერს უზარმაზარი დრო, ენერგია და ფული სჭირდება. უსაზღვრო ოდენობის სუფთა ენერგიის ამ გზით გამომუშავებასთან ალბათ ჯერ კიდევ რამდენიმე ათწლეული გვაშორებს.
მომზადებულია eurekalert.org-ისა და ScienceAlert-ის მიხედვით.
