Fusion Energy: Η EAST Tokamak στην Κίνα επιτυγχάνει το βασικό ορόσημο

Το Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST) στην Κίνα διατήρησε επιτυχώς μια λειτουργία πλάσματος υψηλού περιορισμού σε σταθερή κατάσταση για 1,066 δευτερόλεπτα, καταρρίπτοντας το δικό του προηγούμενο ρεκόρ των 403 δευτερολέπτων που είχε επιτευχθεί το 2023.   

Στις 20 Ιανουαρίου 2025, η πειραματική προηγμένη υπεραγώγιμη εγκατάσταση Tokamak (EAST) στην Κίνα (γνωστή ως «τεχνητός ήλιος» της Κίνας) διατήρησε επιτυχώς μια λειτουργία πλάσματος υψηλού περιορισμού σε σταθερή κατάσταση για 1,066 δευτερόλεπτα. Η διάρκεια των 1,066 δευτερολέπτων είναι ένα βασικό βήμα στην έρευνα σύντηξης. Ως εκ τούτου, αυτό το επίτευγμα αποτελεί ορόσημο στην επιδίωξη της παραγωγής ενέργειας από σύντηξη. Η εγκατάσταση EAST είχε νωρίτερα διατηρήσει μια λειτουργία πλάσματος υψηλού περιορισμού σε σταθερή κατάσταση για 403 δευτερόλεπτα το 2023. Προκειμένου να επιτραπεί η πυρηνική σύντηξη, οι εγκαταστάσεις ελεγχόμενης σύντηξης πρέπει να φτάσουν σε θερμοκρασίες πάνω από 100 εκατομμύρια ℃ διατηρώντας σταθερή μακροπρόθεσμη λειτουργία.  

Η εγκατάσταση Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST) στην Κίνα τέθηκε σε λειτουργία το 2007. Αυτή είναι μια συσκευή tokamak και έχει χρησιμεύσει ως ανοιχτή πλατφόρμα δοκιμών για τους επιστήμονες για τη διεξαγωγή πειραμάτων και ερευνών που σχετίζονται με τη σύντηξη από τότε που τέθηκε σε λειτουργία.  

Η συσκευή EAST tokamak είναι παρόμοια με το ITER σε σχήμα και ισορροπία, αλλά μικρότερη, αλλά πιο ευέλικτη. Έχει τρία διακριτικά χαρακτηριστικά: μη κυκλική διατομή, πλήρως υπεραγώγιμους μαγνήτες και πλήρως ενεργά υδρόψυκτα εξαρτήματα με πρόσοψη πλάσματος (PFCs). Έχει σημειώσει σημαντική πρόοδο στην προσέγγιση μαγνητικού περιορισμού της πυρηνικής σύντηξης, ιδιαίτερα στην επίτευξη θερμοκρασίας πλάσματος που σπάει ρεκόρ. 

Η χρήση μαγνητών για τον περιορισμό και τον έλεγχο του πλάσματος είναι μία από τις δύο κύριες προσεγγίσεις για την επίτευξη ακραίων συνθηκών που απαιτούνται για την πυρηνική σύντηξη. Οι συσκευές Tokamak χρησιμοποιούν μαγνητικά πεδία για να παράγουν θερμότητα και να περιορίσουν το πλάσμα υψηλής θερμοκρασίας. Το ITER είναι το μεγαλύτερο έργο tokamak στον κόσμο. Με έδρα το St. Paul-lez-Durance στη νότια Γαλλία, το ITER είναι η πιο φιλόδοξη συνεργασία στον τομέα της ενέργειας σύντηξης 35 χωρών. Χρησιμοποιεί έναν δακτυλιοειδή δακτύλιο (ή μαγνητική συσκευή ντόνατ) για τον περιορισμό του καυσίμου σύντηξης για μεγάλες περιόδους σε αρκετά υψηλές θερμοκρασίες ώστε να πραγματοποιηθεί ανάφλεξη με σύντηξη. Όπως το ITER, το πρόγραμμα σύντηξης STEP του Ηνωμένου Βασιλείου βασίζεται στον μαγνητικό περιορισμό του πλάσματος χρησιμοποιώντας τοκαμάκ. Ωστόσο, το tokamak του προγράμματος STEP θα έχει σφαιρικό σχήμα (αντί για το σχήμα ντόνατ του ITER). Ένα σφαιρικό tokamak είναι συμπαγές, οικονομικό και μπορεί να είναι ευκολότερο στην κλίμακα.   

Η Inertial Confinement Fusion (ICF) είναι η άλλη προσέγγιση για την επίτευξη ακραίων συνθηκών που απαιτούνται για την πυρηνική σύντηξη. Σε αυτή την προσέγγιση, δημιουργούνται ακραίες συνθήκες σύντηξης με ταχεία συμπίεση και θέρμανση μιας μικρής ποσότητας καυσίμου σύντηξης. Η Εθνική Εγκατάσταση Ανάφλεξης (NIF) στο Εθνικό Εργαστήριο Lawrence Livermore (LLNL) χρησιμοποιεί τεχνική εμφύσησης με λέιζερ για να εκραγεί κάψουλες γεμάτες με καύσιμο δευτερίου-τριτίου χρησιμοποιώντας ακτίνες λέιζερ υψηλής ενέργειας. Η NIF απέδειξε πρόσφατα την απόδειξη της ιδέας αυτής της προσέγγισης ότι η ελεγχόμενη πυρηνική σύντηξη μπορεί να αξιοποιηθεί για την κάλυψη των ενεργειακών αναγκών.   

*** 

αναφορές:  

1. Hefei Institutes of Physical Science, CAS. Ειδήσεις – Ο Κινεζικός «Τεχνητός Ήλιος» επιτυγχάνει νέο ρεκόρ σε ένα σημαντικό ορόσημο προς την παραγωγή ενέργειας σύντηξης. Δημοσιεύτηκε 21 Ιανουαρίου 2025. Διαθέσιμο στο https://english.hf.cas.cn/nr/bth/202501/t20250121_899051.html  

2. Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST). Σύντομη Εισαγωγή. Διαθέσιμο στο  http://east.ipp.ac.cn/index/article/info/id/52.html  

3. Zhou C., 2024. Σύγκριση μεταξύ EAST και ITER tokamak. Θεωρητική και Φυσική Επιστήμη,43,162-167. DOI: https://doi.org/10.54254/2753-8818/43/20240818  

4. Hu, J., Xi, W., Zhang, J. et αϊ. Όλα τα υπεραγώγιμα tokamak: ΑΝΑΤΟΛΗ. AAPPS Δελτίο. 33, 8 (2023). https://doi.org/10.1007/s43673-023-00080-9  

5. Zheng J., et al 2022. Πρόσφατη πρόοδος στην κινεζική έρευνα σύντηξης με βάση τη διαμόρφωση υπεραγώγιμων tokamak. Η Καινοτομία. Τόμος 3, Τεύχος 4, 12 Ιουλίου 2022, 100269. DOI: https://doi.org/10.1016/j.xinn.2022.100269  

*** 

Σχετικά Άρθρα  

1. Πρόγραμμα Ενέργειας Σύντηξης του Ηνωμένου Βασιλείου: Αποκαλύφθηκε ο σχεδιασμός ιδέας για το πρωτότυπο εργοστάσιο παραγωγής ενέργειας STEP (7 Σεπτεμβρίου 2024).  

2. Το «Fusion Ignition» παρουσιάστηκε για τέταρτη φορά στο Lawrence Laboratory (20 Δεκεμβρίου 2023) 

3. Το Fusion Ignition γίνεται πραγματικότητα. Επιτεύχθηκε Energy Breakeven στο Lawrence Laboratory (15 Δεκεμβρίου 2022) 

***