by EAST – Eksperimentālā kodolsintēzes reaktora pamati
EAST (Experimental Advanced Superconducting Tokamak) ir Ķīnas augstākās klases kodolsintēzes izpētes reaktors, kas tika uzbūvēts Hefejas pilsētā, Ķīnā. Tas ir daļa no globāliem centieniem izveidot kodolsintēzes tehnoloģijas, kuras varētu nodrošināt tīru, neizsīkstošu enerģijas avotu. Šis projekts tiek salīdzināts ar “mākslīgās saules” radīšanu, jo tas imitē procesus, kas notiek Saules kodolā, kur milzīga gravitācijas spēka un temperatūras dēļ ūdeņraža kodoli saplūst, veidojot hēliju un izdalot milzīgu enerģiju.
EAST ir pirmais eksperimentālais kodolsintēzes reaktors pasaulē, kurā tiek izmantota pilnībā supravadītāju tehnoloģija. Tas ļauj uzturēt un kontrolēt augstas temperatūras plazmu, kas ir galvenais kodolsintēzes reakcijas process. Šāds tehnoloģiskais risinājums arī veicina plazmas ilgtspējīgu uzturēšanu.
Jaunākie sasniegumi
- gada janvārī EAST uzstādīja jaunu pasaules rekordu, uzturot plazmu 1 066 sekundes (vairāk nekā 17 minūtes) ļoti augstā temperatūrā. Šāds sasniegums ir būtisks ne tikai Ķīnai, bet arī starptautiskajai kodolsintēzes pētniecības kopienai. Līdz šim EAST regulāri pārspējis savus iepriekšējos rekordus, piemēram:
-
- gadā uzturēja plazmu 70 miljonu grādu temperatūrā 1 056 sekundes.
- Sasniedza 120 miljonu grādu temperatūru plazmai, noturot to 100 sekundes.
- Īslaicīgi uzturēja temperatūru virs 160 miljoniem grādu.
EAST sasniegumi ir globāli nozīmīgi, jo tie palīdz saprast, kā ilgāk un stabilāk uzturēt plazmu, kas ir kodolsintēzes procesa pamatā. Šie eksperimenti ļauj zinātniekiem pārbaudīt dažādus plazmas konfigurācijas un magnētiskā lauka risinājumus, kas nepieciešami ilgtspējīgas reakcijas uzturēšanai.
Kā darbojas kodolsintēze EAST reaktorā?
Kodolsintēze notiek plazmas stāvoklī, kur gāze tiek uzkarsēta tik augstā temperatūrā, ka elektroni atdalās no atomu kodoliem, izveidojot jonu un elektronu maisījumu. Plazma tiek noturēta un kontrolēta ar spēcīgiem magnētiskiem laukiem, kas novērš tās kontaktu ar reaktora sienām. EAST reaktors izmanto supravadītāju magnētus, kas nodrošina ļoti spēcīgu magnētisko lauku ar minimālu enerģijas patēriņu.
Galvenie mērķi, ko zinātnieki cenšas sasniegt:
- Ilgstoša plazmas stabilitāte – tas nozīmē uzturēt reakciju pietiekami ilgi, lai tā būtu praktiski izmantojama enerģijas ražošanā.
- Plazmas temperatūra virs 100 miljoniem grādu – nepieciešams, lai ūdeņraža izotopi (deitērijs un tritijs) varētu saplūst kopā.
- Enerģijas efektivitāte – mērķis ir radīt vairāk enerģijas, nekā tiek patērēts reakcijas uzturēšanai.
Globāla nozīme un ITER projekts
EAST ir nozīmīgs arī starptautiskā kodolsintēzes reaktora ITER projekta ietvaros. ITER, kas tiek būvēts Francijā, ir lielākais starptautiskais kodolsintēzes reaktors, kurā piedalās 35 valstis, tostarp Ķīna, Eiropas Savienība, ASV, Japāna un citas. EAST nodrošina svarīgus datus un tehnoloģiskos risinājumus, kas palīdz ITER attīstībai.
Izmantošanas potenciāls un izaicinājumi
Kodolsintēze tiek uzskatīta par “svēto enerģijas grālu,” jo tā varētu radīt:
- Tīru enerģiju: Kodolsintēze nerada oglekļa dioksīdu vai citus kaitīgus izmešus.
- Neizsīkstošus resursus: Kodolsintēzei nepieciešamie resursi – deitērijs un tritijs – ir relatīvi viegli pieejami.
- Drošību: Atšķirībā no kodoldalīšanās, kodolsintēze nerada ilgstoši radioaktīvus atkritumus, un reakcijas nevar “izkļūt no kontroles.”
Taču vēl ir daudz izaicinājumu:
- Augstās izmaksas: Reaktoru būvniecība un uzturēšana pašlaik ir ļoti dārga.
- Tehnoloģiskā sarežģītība: Magnētiskās sistēmas, materiāli un dzesēšanas risinājumi vēl nav pilnībā optimizēti.
- Enerģijas bilance: Pašlaik eksperimenti patērē vairāk enerģijas, nekā saražo.
EAST reaktors ir globāli nozīmīgs sasniegums, kas pierāda, ka kodolsintēze ir tehnoloģiski iespējama. Tomēr praktiska izmantošana enerģijas ražošanai vēl ir vairāku desmitgažu attālumā. Zinātnieku mērķis ir turpināt pilnveidot tehnoloģijas, lai nākotnē kodolsintēze kļūtu par galveno globālās enerģijas avotu. EAST jaunākie rekordi norāda, ka mēs esam soli tuvāk šim mērķim.
