Fuzijski znanstvenici, okupljeni u jednom od najvećih istraživačkih konzorcija –
EUROfusion, oborili su novi rekord oslobađanjem trajne fuzijske energije od nevjerojatnih 59 megadžula. Ovo postignuće na JET-u, najvećem i najmoćnijem operativnom tokamaku na svijetu, demonstracija je punog potencijala fuzije u isporuci sigurne, održive i niskougljične energije.
Rekord je ostvario tim od čak 4800 istraživača, stručnjaka, studenata i djelatnika iz cijele Europe u sklopu konzorcija EUROfusion, kojeg financira Europska komisija, a čiji su neizostavni dio eksperimentalni fizičari s Instituta Ruđer Bošković (IRB).
U procesu realizacije fuzije kao izvora energije, ključan korak je naučiti kako stvoriti i kontrolirati visokoenergetske plazme. Za to znanstvenicima služe i eksperimenti koji se provode na uređajima poput Zajedničkog europskog torusa (JET – Joint European Torus), najvećeg operativnog tokamaka koji je smješten u Upravi za nuklearnu energiju Ujedinjenog Kraljevstva (UKAEA).
Riječ je o uređaju na kojem se postižu temperature i do 10 puta veće od onih u središtu Sunca. Ovaj je uređaj ključna ispitna stanica za početak rada Međunarodnog termonuklearnog eksperimentalnog reaktora (ITER), jednog od najvećih kolaborativnih znanstvenih projekata u povijesti, koji se gradi na jugu Francuske, uz potporu sedam članica – Kine, Europske unije, Indije, Japana, Južne Koreje, Rusije i SAD-a.
JET je testni poligon za ITER i može postići uvjete slične onima u ITER-u i budućim fuzijskim elektranama, te je jedini operativni tokamak na svijetu koji može koristiti istu mješavinu goriva deuterij-tricij (D-T) koji planiran za te uređaje.
Novi rekord fuzijske energije ostvaren je u sklopu kampanje eksperimenta koju je pokrenuo konzorcij EUROfusion kako bi demonstrirao razmjere postignuća u fuzijskoj tehnologiji tijekom dva desetljeća istraživanja, te kako bi se optimalno pripremili za početak rada ITER-a, veće i naprednije verzije JET-a.
“U rekordnom snimku, fuzijske reakcije u JET-u oslobodile su ukupno 59 megadžula energije u obliku topline i to tijekom pet sekundi ‘pulsa’ plazme, što su dvostruko veće vrijednosti od rekordnih postavljenih 1997. godine,” objašnjava dr. sc. Tonči Tadić, voditelj hrvatskih fuzijskih aktivnosti u sklopu konzorcija EUROfusion te koordinator Savjeta europskog projekta DONES-PreP.
”Ovi rezultati su nam potvrda da će ITER također izvrsno raditi. Naime, u eksperimentima iz 1997. godine unutarnji oklop tokamaka JET koji je okrenut plazmi bio je načinjen od poroznih ploča od ugljičnih vlakana. No, iako su one dobro izdržale temperature do 3000 0C jako su upijale fuzijsko gorivo tj. plinove deuterij i tricij, pa se reakcija ‘gušila’. Ujedno se stvarala velika količina ugljične prašine koja je također apsorbirala fuzijsko gorivo. Od tada se nastojalo izbjeći upijanje goriva u stijenkama korištenjem oklopa od volframa i berilija, kakvi su korišteni i sada. Raniji eksperimenti provedeni su 2014. uz poseban oprez jer nije bilo jasno kakav je sastav fuzijske prašine u novim uvjetima, odnosno koliko ona apsorbira fuzijsko gorivo, te je li samozapaljiva i eksplozivna. Sve te dvojbe otklonjene su u analizama čestica fuzijske prašine provedenima tijekom trogodišnjeg razdoblja od 2017. do 2020. godine upravo na ionskoj mikroprobi IRB-a, u suradnji s kolegama iz UK-a, Švedske i Poljske. Moglo se, dakle, sigurno ići na jače grijanje plazme, veću količinu fuzijskog goriva i jaču fuzijsku reakciju. To je posebno važno i za sigurnost rada ITER-a,” objašnjava dr. Tadić.
Dr. Tadić je podsjetio kako bliska suradnja hrvatskih fuzijskih znanstvenika s britanskim kolegama seže još iz 2013. godine kada je sklopljen bilateralni Sporazum o suradnji između IRB-a i Centra za fuzijsku energiju u Culhamu (CCFE) pri UKAEA-i koja je domaćin JET-a. IRB je tako tijekom 2013. unutar EU-a imao status ‘Vanjske fuzijske istraživačke jedinice UK’. Britanski znanstvenici od tada redovito koriste usluge Laboratorija za interakcije ionskih snopova IRB-a u vezi analize fuzijskih uzoraka na ionskoj mikroprobi ili ozračavanja fuzijskih materijala na uređaju DiFU.
”Zapis i znanstveni podaci iz ovih ključnih eksperimenata na uređaju JET su veliki poticaj za ITER, jer su provedeni u istim uvjetima kakvi će biti na ITER-u, te jamče siguran i uspješan rad ITER-a, na kojem će i volumen plazme i magnetsko polje, i mikrovalno grijanje plazme biti još veći nego na JET-u,” zaključuje dr. sc. Tonči Tadić.
S obzirom na to da konstantno rastu pritisci za održivim rješavanjem negativnih učinaka klimatskih promjena dekarbonizacijom energetskog sustava, ovaj uspjeh fuzijskih stručnjaka predstavlja veliki korak naprijed u realizaciji fuzije kao sigurnog, učinkovitog i niskougljičnog načina rješavanja globalne energetske krize, zaključili su fuzijski stručnjaci.
IZJAVE PREDSTAVNIKA ITER-a I KONZORCIJA EUROfusion:
Dr Bernard Bigot, Generalni direktor ITER-a, rekao je: ”Trajni puls fuzije deuterij-tricij na ovoj razini energije, a riječ je skoro o industrijskim razmjerima, velika je potvrda svima uključenima u globalnu potragu za fuzijom. Rezultati s JET-a izuzetno su važni za ITER jer potvrđuju da smo na pravom putu prema demonstriranju pune snage i potencijala fuzijske energije.”
Tony Donné, voditelj programa EUROfusion (CEO), rekao je: “Ovo postignuće rezultat je dugogodišnje pripreme tima istraživača konzorcija EUROfusion diljem Europe. Rekord koji smo postavili, ali što je još važnije, sve ono što smo naučili o fuziji u ovim uvjetima u potpunosti ide u korist naših predviđanja, te pokazuje da smo na pravom putu u stvaranju globalne budućnosti temeljene na fuzijskoj energiji. Ako možemo održati fuziju pet sekundi, možemo i pet minuta, a zatim to možemo podići i na pet dana, dok povećavamo kapacitete uređaja koje ćemo koristiti. Ovo je veliki trenutak za svakoga od nas i cijelu fuzijsku zajednicu. Ono što je najvažnije, operativno iskustvo koje smo stekli u realnim uvjetima daje nam veliko samopouzdanje za sljedeću fazu eksperimenata na ITER-u i europskoj demonstracijskoj elektrani DEMO, koja je dizajnirana tako da plasira električnu energiju u mrežu.”
Volker Naulin, voditelj Odjela za znanost o fuziji u EUROfusionu, rekao je: “Tim konzorcija EUROfusion osmislio je ovu eksperimentalnu kampanju u JET-u kako bismo se optimalno pripremili za početak ITER-a. Rezultati su potvrdili naša predviđanja i motivirali nas da damo sve od sebe kako bismo osigurali pravovremeni uspjeh rada ITER-a. Ovi rezultati idu u korist odluci o radu europske elektrane DEMO i činjenici da je fuzija potrebna za dugoročnu dekarbonizaciju naše opskrbe energijom.”
