Naukowcy i inżynierowie z należącego do MIT Plasma Science and Fusion Center dokonali ważnego kroku w kierunku produkcji czystej energii. W tokamaku Alcator C-Mod uzyskali rekordowo wysokie ciśnienie plazmy, które, po raz pierwszy w historii, przekroczyło 2 atmosfery.

tokamak-alcator-c-mod

Od ponad 50 lat wiadomo, że aby wykorzystać w warunkach ziemskich fuzję jądrową konieczne jest rozgrzanie plazmy do temperatury ponad 50 milionów stopni oraz stabilne utrzymanie plazmy w określonej przestrzeni. Konieczne jest przy tym, aby wszystkie te trzy czynniki – gęstość plazmy, czas utrzymania w określonej przestrzeni oraz temperatura – osiągnęły pewną wartość graniczną, powyżej której otrzymuje się z reaktora plazmowego więcej energii niż się doń wprowadza w celu podtrzymania reakcji. Ciśnienie, będące wypadkową gęstości i temperatury, stanowi zatem 2/3 koniecznych do spełnienia warunków. Ilość uzyskiwanej energii rośnie wraz z ciśnieniem, na każdy dwukrotny wzrost ciśnienia otrzymujemy czterokrotny wzrost produkcji energii.

tokamak-alcator-c-mod-2

Reaktor Alcator C-Mod liczy sobie już 23 lata, a pracujący z nim naukowcy wciąż poprawiają jego osiągi. Przed dwoma tygodniami ustanowili nowy rekord ciśnienie plazmy. Wyniosło ono 2,05 atmosfery, a temperatura wewnątrz reaktora wyniosła 35 milionów stopni Celsjusza. W ciągu sekundy w plazmie zachodziło 300 bilionów reakcji, centralne pole magnetyczne miało natężenie 5,7 tesli. Reakcja zachodziła w przestrzeni wielkości około 1 metra sześciennego, a plazma była stabilnie utrzymywana przez pełne 2 sekundy.

tokamak-alcator-c-mod-3

Dotychczas w reaktorach podobnych do Alcatora udawało się osiągać podobne temperatury, jednak przy ciśnieniach bliższych 1 atmosferze. Ciśnienie z Alcatora było zaś o około 70% wyższe niż rekordowe ciśnienie uzyskane w reaktorach innego typu.
Alcator C-Mod to jedyny na świecie kompaktowy reaktor fuzyjny o silnym polu magnetycznym wyposażony w tokamak. Można w nim uzyskać pole magnetyczne o natężeniu do 8 tesli oraz plazmę o temperaturze przekraczającej 80 milionów stopni.

Pobity przezeń rekord najprawdopodobniej utrzyma się przez lata, gdyż zakończono finansowanie prac Alcatora. Już w 2012 roku amerykański Departament Energii zdecydował, że w związku z przeznaczaniem olbrzymich środków na międzynarodowy projekt ITER, zaprzestaje finansowania Alcatora. Wkrótce po tym Kongres przyznał pieniądze na przedłużenie pracy Alcatora na kolejne trzy lata. Okres finansowania zakończył się 30 września bieżącego roku, a oficjalne zamknięcie Alcatora nastąpiło 23 września. Jeśli w międzyczasie nie zostanie zbudowany inny reaktor, to obecnie ustanowiony rekord zostanie prawdopodobnie pobity dopiero przez ITER. Reaktor ten będzie 800 razy większy od Alcatora, ale ma pracować ze słabszym polem magnetycznym. Obecnie przewiduje się, że ITER osiągnie ciśnienie 2,6 atmosfery w roku 2032, gdy będzie pracował pełna parą.

Polecane: