Kodolsintēzes enerģija: EAST Tokamak Ķīnā sasniedz galveno pavērsienu

Eksperimentālais uzlabotais supravadošais tokamaks (EAST) Ķīnā ir sekmīgi saglabājis līdzsvara stāvoklī augstas izolācijas plazmas darbību 1,066 sekundes, pārspējot savu agrāko rekordu 403 sekundēs, kas tika sasniegts 2023. gadā.

20. gada 2025. janvārī Eksperimentālā uzlabotā supravadītāja tokamaka (EAST) iekārta Ķīnā (tautā pazīstama kā Ķīnas “mākslīgā saule”) veiksmīgi uzturēja 1,066 sekundes stacionāras augstas norobežojuma plazmas darbību. Ilgums 1,066 sekundes ir galvenais solis kodolsintēzes pētniecībā; tāpēc šis sasniegums ir pavērsiens kodolsintēzes enerģijas ražošanā. Agrāk EAST iekārta 403. gadā 2023 sekundes uzturēja stabilu augstas norobežojuma plazmas darbību. Lai nodrošinātu kodolsintēzi, kontrolētajām kodolsintēzes iekārtām ir jāsasniedz temperatūra, kas pārsniedz 100 miljonus ℃, vienlaikus saglabājot stabilu ilgtermiņa darbību.

Eksperimentālā uzlabotā supravadītāja tokamaka (EAST) iekārta Ķīnā sāka darboties 2007. gadā. Šī ir tokamaka ierīce, un kopš tās darbības sākšanas tā ir bijusi atvērta testēšanas platforma zinātniekiem ar kodolsintēzi saistītu eksperimentu un pētījumu veikšanai.

EAST tokamaka ierīce pēc formas un līdzsvara ir līdzīga ITER, bet mazāka, tomēr elastīgāka. Tam ir trīs atšķirīgas iezīmes: neapaļs šķērsgriezums, pilnībā supravadoši magnēti un pilnībā aktīvi ar ūdeni atdzesēti plazmas komponenti (PFC). Tā ir panākusi ievērojamu progresu kodolsintēzes magnētiskās norobežošanas pieejā, jo īpaši rekordaugstas plazmas temperatūras sasniegšanā.

Magnētu izmantošana plazmas ierobežošanai un kontrolei ir viena no divām galvenajām pieejām, lai sasniegtu ekstrēmus apstākļus, kas nepieciešami kodolsintēzei. Tokamaka ierīces izmanto magnētiskos laukus, lai radītu siltumu un ierobežotu augstas temperatūras plazmu. ITER ir lielākais tokamaka projekts pasaulē. ITER, kas atrodas Sentpollez-Durance, Francijas dienvidos, ir vērienīgākā 35 valstu sadarbība kodolsintēzes enerģijas jomā. Tas izmanto gredzenveida toru (vai magnētisko ierīci), lai ilgstoši ierobežotu kodolsintēzes degvielu pietiekami augstā temperatūrā, lai notiktu kodolsintēzes aizdegšanās. Tāpat kā ITER, arī Apvienotās Karalistes STEP kodolsintēzes programma ir balstīta uz plazmas magnētisko norobežošanu, izmantojot tokamaku. Tomēr STEP programmas tokamaks būs sfērisks (nevis ITER virtuļa formas). Sfērisks tokamaks ir kompakts, rentabls un var būt vieglāk mērogojams.

Inerciālā ieslodzījuma kodolsintēze (ICF) ir otra pieeja, lai sasniegtu ekstremālus apstākļus, kas nepieciešami kodolsintēzei. Šajā pieejā ekstrēmi kodolsintēzes apstākļi tiek radīti, ātri saspiežot un karsējot nelielu kodolsintēzes degvielas daudzumu. Lorensa Livermoras Nacionālās laboratorijas (LLNL) Nacionālā aizdedzes iekārta (NIF) izmanto lāzera vadītu sabrukšanas paņēmienu, lai spridzinātu kapsulas, kas piepildītas ar deitērija-tritija degvielu, izmantojot augstas enerģijas lāzera starus. NIF nesen ir pierādījis šīs pieejas koncepcijas pierādījumu, ka kontrolētu kodolsintēzi var izmantot, lai apmierinātu enerģijas vajadzības.

***

Norādes:

Hefei Fizisko zinātņu institūti, CAS. Jaunumi – Ķīnas “mākslīgā saule” sasniedz jaunu rekordu nozīmīgā pavērsienā ceļā uz kodolsintēzes enerģijas ražošanu. Publicēts 21. gada 2025. janvārī. Pieejams plkst https://english.hf.cas.cn/nr/bth/202501/t20250121_899051.html

Eksperimentālais uzlabotais supravadošs tokamaks (EAST). Īss ievads. Pieejams plkst http://east.ipp.ac.cn/index/article/info/id/52.html

Zhou C., 2024. EAST un ITER tokamaka salīdzinājums. Teorētiskā un dabaszinātne,43,162-167. DOI: https://doi.org/10.54254/2753-8818/43/20240818

Hu, J., Xi, W., Zhang, J. et al. Viss supravadošais tokamaks: EAST. AAPPS Bull. 33, 8 (2023). https://doi.org/10.1007/s43673-023-00080-9

Zheng J., et al 2022. Nesenie panākumi Ķīnas kodolsintēzes pētījumos, kuru pamatā ir supravadoša tokamaka konfigurācija. Inovācija. 3. sējums, 4. izdevums, 12. gada 2022. jūlijs, 100269. DOI: https://doi.org/10.1016/j.xinn.2022.100269

***

Saistītie raksti