WEST tokamak u Provansi prešao je sa grafitnih na volframske obloge i uspešno održao plazmu na 50 miliona °C tokom šest minuta pri rekordnijim energijama i gustinama. Volfram nudi prednosti visoke otpornosti na toplotu, ali nosi rizik hlađenja plazme ako dospe u njen centar. Tim je koristio ME-SXR kameru i hibridno brojanje fotona za preciznu dijagnostiku, a prikupljeni podaci biće ključni za ITER i buduće fuzione reaktore.
Čudo od volframa: WEST u Provansi održao plazmu 6 minuta pri 50 miliona °C
Tungsten Tokamak Breaks Another Fusion Recordkoto_feja - Getty Images
Tehnologija koja oponaša Sunce — nuklearna fuzija — obećava gotovo neiscrpnu energiju spajanjem lakih jezgara pri izuzetno visokim temperaturama. Glavni izazov ostaje kako bezbedno zadržati i upravljati tom vrućom plazmom.
Tokamak WEST u Provansi nedavno je zamenio unutrašnje obloge od ugljenika volframom i uspešno održao plazmu na oko 50 miliona °C tokom šest minuta pri većim energijama i gustinama nego u prethodnim eksperimentima sa grafitnim zidovima.
Zašto je volfram važan?
Volfram (simbol W po wolframitu) se smatra jednim od najperspektivnijih materijala za unutrašnje zidove fuzionih reaktora zbog izuzetno visoke tačke topljenja i male brzine erozije pri visokim temperaturama. Zbog toga može izdržati duže operacije visokih snaga — ključni korak prema komercijalnoj fuziji.
Međutim, volfram ima i veliku atomski broj (visok-Z), pa ako njegovi atomi dospeju u jezgro plazme, snažno zrače i mogu je efikasno ohladiti. Zato su inženjeri fokusirani na minimizovanje erozije zida i praćenje transporta volframa unutar plazme.
Kako WEST meri plazmu?
Tim WEST-a koristio je novu ME-SXR (multi-energy soft X-ray) kameru i hibridnu tehnologiju brojanja fotona za dijagnostiku plazme. Pošto tokamaci emituju rendgenske zrake, ovi detektori omogućavaju precizno merenje temperature, gustine, pritiska i kretanja plazme, kao i kvantifikaciju prisustva volframa u različitim zonama plazme.
„Okruženje sa volframskim zidom mnogo je zahtevnije nego korišćenje ugljenika,” rekao je Luis Delgado-Aparicio iz Princeton Plasma Physics Laboratory. „To je razlika između pokušaja da uhvatite mačketa kod kuće i pokušaja da pomazite najsurovijeg lava.”
Važnost za ITER i druge projekte
WEST je deo programa CICLOP u saradnji sa Međunarodnom agencijom za atomsku energiju (IAEA). Podaci o ponašanju volframa tokom dugotrajnijih i energetički intenzivnijih operacija biće izuzetno vredni za ITER, koji je 2023. godine doneo odluku o prelasku sa berilijuma na volfram za unutrašnje obloge u nekim delovima reaktora.
Takođe, primer KSTAR-a iz Južne Koreje (aprila 2024.) — koji je uz pomoć volframskog divertora održao plazmu na oko 100 miliona °C — pokazuje da volfram može igrati ključnu ulogu u ostvarivanju kratkoročnih i dugoročnih ciljeva fuzije.
Šta to znači za budućnost fuzije?
Rezultati WEST-a predstavljaju značajan korak ka stabilnom, dugotrajnom radu tokamaka pri visokim snagama. Ipak, ostaju tehnički izazovi: kontrola erozije volframa, sprečavanje kontaminacije plazme i optimizacija dijagnostike kako bi ITER i naredne generacije reaktora mogle bezbedno i efikasno raditi.
Ostale implikacije uključuju bolji dizajn divertora, unapređene rendgenske detektore za real-time praćenje i direktnu primenu WEST podataka pri pripremi ITER-ovih operacija.
Pomozite nam da budemo bolji.
