Čína vyvíja „umelé Slnko“. Plazmový generátor je schopný simulovať jadrové reaktory

Čínski vedci predstavili prelomové zariadenie s názvom Superconducting Plasma Wall Interaction Linear Device (SWORD), ktoré dokáže produkovať extrémne častice a simuluje podmienky jadrovej fúzie. Tento lineárny plazmový generátor patrí medzi najpokročilejšie na svete a výrazne prispieva k úsiliu Číny o vývoj jadrovej fúzie ako neobmedzeného zdroja čistej energie.

Zariadenie SWORD, ktoré dizajnovo pripomína legendárny čínsky meč Chixiao, predstavuje druhý takýto systém na svete po Holandsku. Meria 15,5 metra, váži 22,5 tony a je schopné generovať tok plazmy na úrovni 10²⁴ častíc na meter štvorcový za sekundu. Navyše dokáže pracovať nepretržite viac ako 24 hodín, čím simuluje extrémne podmienky, ktorým budú čeliť materiály v budúcich fúznych reaktoroch. O téme informoval portál Interesting Engineeing.

Pokrok v technológii jadrovej fúzie

Zariadenie bolo vyvinuté na testovanie odolnosti a trvanlivosti materiálov, ktoré budú tvoriť steny jadrových reaktorov, označované ako materiály vystavené plazme (plasma-facing materials, PFM). Tieto materiály musia vydržať intenzívne bombardovanie časticami plazmy pri teplotách porovnateľných s vnútrom Slnka.

Jadrová fúzia, ktorú vedci už desaťročia označujú za „svätý grál“ čistej energie, napodobňuje procesy prebiehajúce vo hviezdach. Prostredníctvom zariadení známych ako tokamaky (dynamický tvar pripomínajúci šišku) je plazma kontrolovaná pomocou magnetických polí. Cieľom je spojiť jadrá atómov a uvoľniť obrovské množstvo energie bez uhlíkovej stopy.

V roku 2023 dosiahlo Čínske experimentálne pokročilé supravodivé tokamakové zariadenie (EAST) svetový rekord, keď prevádzkovalo plazmu v stabilnom režime až 403 sekúnd. EAST pritom slúži ako skúšobný priestor na zdokonaľovanie technológií, ktoré by mohli viesť k prvej plne funkčnej fúznej elektrárni.

HFIPS/YE Hualong

Výzvy pre fúzne reaktory

Vývoj pokročilých materiálov pre steny reaktorov predstavuje jednu z najväčších výziev jadrovej fúzie. Steny reaktora musia zniesť nielen extrémnu teplotu, ale aj mechanické poškodenie spôsobené časticami plazmy.

„Pre „Umelé Slnko“, ktoré by dokázalo nepretržite vyrábať elektrickú energiu, sú kritické materiály schopné vydržať tieto extrémne podmienky. SWORD poskytuje jedinečné experimentálne prostredie na ich testovanie,“ povedal Zhou Haishan, výskumník Hefeiho ústavu fyziky plazmy.

Čínski vedci pri vývoji zariadenia čelili technologickým výzvam, ktoré riešili vyše päť rokov. Úspešné dokončenie projektu znamená zásadný pokrok v schopnosti testovať a zlepšovať materiály pre budúce reaktory.