ОТКРИЋА

Енергетска будућност у фузији

Паралелно са великим климатским самитом у Паризу, једна британска компанија најавила напредак у пољу фузионе енергије

Текст: Борис Клобучар

Британски фузиони реактор Tokamak Energy из Оксфордшајера направио је велики искорак ка искоришћавању фузионе енергије за производњу електричне енергије. Овај сферни реактор би у следећих шест година могао да направи прави преокрет у енергетској индустрији, како су најавили 7. децембра.

Више малих фузионих реактора, такозваних токамака, модела SТ25 комбиновано је са високотемпературним суперпроводницима који својим магнетним пољем „чувају“ врелу плазму.

„Сферно распоређени реактори омогућавају да са мањим интензитетом магнетног поља добијемо већи притисак плазме“, рекао је Бил Хуанг, инжењер на реактору. Он очекује да до 2020. године реактор достигне фузиону температуру од око 100 милиона степени целзијуса.

Да подсетимо, нуклеарна фузија је процес захваљујући коме Сунце, као и остале звезде, емитује енергију. На температурама од око 100 милиона степени целзијуса, атоми остају огољени од својих електрона и остају јони, па као такви формирају стање материје које се назива плазма. У врелој плазми, језгра атома се крећу невероватно великим брзинама. Ова енергија је довољно велика да савлада одбојну кулонову силу између два исто наелектрисана јеѕгра и омогући им да се споје. Фузија, спајање два језгра, ослобађа велике количине енергије. 

Ова енергија је пре свега чиста. Фузија већ преко 4.5 милијарде година одржава Сунце живим и процена је да ће трајати још исто толико. Стога из перспективе наше планете можемо рећи да је фузија обновљиви ресурс, односно да ће бити довољно горива да нас одржава снабдевеним енергијом док је и наше планете.

Токамак као реактор је торусног облика. Магнетно поље које праве суперпроводни електромагнети одржава плазму у покрету и тако је чува. Ово је једини начин да се 100 милиона степени целзијуса јонизоване плазме држи на земљи, јер би било који материјал подлегао под високим температурама. 2014. године десио се велики помак када је токамак у National ignition facility лабораторији у САД произвео више енергије него што је уложено у одржавање токамака.

Међутим, ово није једини начин да се чува и одржава врела плазма.

Док на острву сферно распоређени токамаци дају јаче магнетно поље за чување плазме, у Немачкој је 10. децембра, након скоро 19 година припреме, прорадио највећи стеларатор на свету. Реактор Wendelstein 7-X, на институту Макс Планк, има 16 метара у пречнику, а укупни трошкови, након преко милион радних сати, износе 1.1 милијарду евра.

Стеларатори су мало другачији реактори од токамака. У W7-X посебним распоредом и конструкцијом суперпроводних електромагнета плазма се увија, тако да је чување у магнетном пољу много ефикасније. За оваквав ефекат потребно је посебно конструисати сваки од суперпроводних магнета око торуса у ком се налази плазма. W7-X се састоји од 50 суперпроводних електромагнета, од којих је сваки тежак око 6 тона и хлади се течним хелијумом на температуре близу апсолутне нуле. При конструкцији магнета у Макс Планк универзитету коришћен је суперкомпјутер, а њихов облик и распоред више подсећају на гомилу отпада него на највећи стеларатор на свету.

И док су токамаци много једноставнији, јефтинији и исплативији за производњу, њихова конструкција не дозвољава дуге импулсе плазме. Најдужи импулс фузионе енергије прикупљен је током 6 минута и 30 секунди на француском токамаку Tore Supra. Стеларатори теоријски могу чувати плазму у импулсима и до 30 минута.

У првом тест пуштању, Wendelstein 7-X је произвео плазму од 1. милиграма хелијума који је загрејан на око милион степени целзијуса микроталасним ласером од 1.3 мегавата. Импулс је трајао десетину секунде. Иако хелијум није примарно гориво које се користи у фузији, Томас Клингер, главни професор на овом пројекту, је за више извора рекао да са хелијумом много једноставније постићи стање плазме.

Експерименти са водоником заказани су за јануар 2016. године. Иако овај стеларатор није планиран као индустријски реактор већ експериментални, Wendelstein 7-X  је одскочна даска за друге стелараторе, који би могли бити права конкуренција токамацима када је будућност фузионе енергије у питању.

ОТКРИЋА

Свакога дана се у свету објави више хиљада нових открића. Која од њих су заиста битна? Која мењају научну парадигму? И како разумети шта се заправо дешава на научним фронтовима?

Истражите текстове из рубрике ОТКРИЋА.

Истражите друге текстове:


Grb Republike Srbije
ecsite nsta eusea astc

ЦПН
Улица краља Петра 46
11000 Београд
Република Србија
+381 11 24 00 260
centar@cpn.rs