Fuzja jądrowa to wciąż wyścig z fizyką, w którym meta zdaje się ciągle przesuwać. Jedną z największych przeszkód od dekad był tzw. limit Greenwalda – graniczna gęstość plazmy, po której przekroczeniu reaktory traciły stabilność.
Najnowsze eksperymenty przeprowadzone w chińskim tokamaku EAST sugerują, iż ten sufit można przebić. Naukowcom udało się wejść w nowy reżim pracy, wykorzystując zjawisko samoorganizacji.
Pomóż nam rozwijać iMagazine – ruszyło badanie czytelnictwa 2026
Gęstość to klucz do energii
W matematyce fuzji jądrowej zasada jest brutalna: moc wyjściowa reaktora rośnie proporcjonalnie do kwadratu gęstości paliwa (przy zachowaniu odpowiedniej temperatury). Innymi słowy – im gęstsza plazma, tym więcej energii uzyskujemy.
Niestety, przez lata inżynierowie odbijali się od empirycznej granicy. Próby „dopchnięcia” większej liczby jonów do komory tokamaka kończyły się zwykle gwałtownym ochłodzeniem plazmy i przerwaniem reakcji (tzw. dysrupcją). To tak, jakby próbować rozpalić ognisko, wrzucając do niego zbyt dużo drewna naraz – zamiast wielkiego płomienia, ogień gaśnie.
Teoria PWSO w praktyce
Zespół pod kierownictwem prof. Zhu Pinga z Uniwersytetu Nauki i Techniki Huazhong oraz prof. Yan Ninga z Instytutu Fizyki Plazmy w Hefei postanowił podejść do problemu inaczej. Zamiast walczyć z niestabilnością, wykorzystali teorię PWSO (Plasma-Wall Self-Organization). Zakłada ona, iż kluczem do sukcesu jest idealne zbalansowanie interakcji między gorącą plazmą a zimnymi ścianami reaktora.
W eksperymencie na tokamaku EAST zastosowano nowatorską metodę sterowania. Dzięki precyzyjnemu doborowi ciśnienia paliwa oraz wykorzystaniu ogrzewania falami (w zakresie tzw. rezonansu cyklotronowego elektronów), udało się uzyskać stan równowagi. Plazma, zamiast ulec destabilizacji przy kontakcie ze ścianami, weszła w stan samoorganizacji.
Reżim wolny od limitów
Wyniki są obiecujące. Chińskiemu zespołowi udało się utrzymać stabilną plazmę o gęstości przekraczającej dotychczasowe limity bezpieczeństwa, unikając jednocześnie zanieczyszczenia jej cząstkami oderwanymi ze ścian reaktora. To dowód koncepcyjny na to, iż bariera Greenwalda nie jest fundamentalnym prawem fizyki, którego nie da się obejść, ale problemem technicznym, który można rozwiązać odpowiednim sterowaniem.
Dla przyszłości energetyki to wiadomość kapitalna. jeżeli uda się powtórzyć te wyniki w trybie wysokiego uwięzienia (H-mode) – a to jest kolejny cel badaczy z EAST – projekty takie jak budowany we Francji gigantyczny reaktor ITER mogą stać się znacznie wydajniejsze i bezpieczniejsze, niż pierwotnie zakładały pesymistyczne modele. Jednocześnie to absolutnie nie oznacza, iż stoimy na progu komercyjnej energetyki fuzyjnej. Od tej dzielą nas jeszcze lata.
Chiny pociągnęły za hamulec. Budowa największego akceleratora świata wstrzymana
Jeśli artykuł Chiński EAST łamie bariery. Fizycy znaleźli sposób na gęstszą plazmę nie wygląda prawidłowo w Twoim czytniku RSS, to zobacz go na iMagazine.
