Termotuumaenergia: Hiinas asuv EAST Tokamak saavutab võtmetähise

Hiinas asuv eksperimentaalne täiustatud ülijuhtiv tokamak (EAST) on edukalt säilitanud püsiseisundi kõrgsulguse plasmatalitluse 1,066 sekundit, purustades oma varasema 403-sekundilise rekordi, mis saavutati 2023. aastal.   

20. jaanuaril 2025 säilitas Hiina eksperimentaalse täiustatud ülijuhtiva tokamaki (EAST) rajatis (üldtuntud Hiina tehispäikese nime all) 1,066 sekundi jooksul edukalt püsiseisundi kõrgsuletud plasmatalitlust. Kestus 1,066 sekundit on termotuumasünteesi uurimise võtmeetapp; järelikult on see saavutus termotuumasünteesienergia tootmise poole püüdlemise verstapost. EAST-rajatis oli varem 403. aastal säilitanud stabiilse oleku kõrgsuletud plasmatalitluse 2023 sekundit. Tuumasünteesi võimaldamiseks peavad juhitavad termotuumasünteesirajatised saavutama temperatuuri üle 100 miljoni ℃, säilitades samal ajal stabiilse pikaajalise töö.  

Hiinas asuv Experimental Advanced Superconducting Tokamaki rajatis (EAST) hakkas tööle 2007. aastal. See on tokamaki seade ja on olnud teadlastele avatud testimisplatvormina termotuumasünteesiga seotud katsete ja uuringute läbiviimiseks alates selle kasutuselevõtust.  

EAST tokamaki seade on kuju ja tasakaalu poolest sarnane ITERiga, kuid väiksem, kuid samas paindlikum. Sellel on kolm eripära: mitteringikujuline ristlõige, täielikult ülijuhtivad magnetid ja täielikult aktiivselt vesijahutusega plasmaga kaetud komponendid (PFC). See on saavutanud märkimisväärseid edusamme tuumasünteesi magnetvangistuses, eriti rekordilise plasmatemperatuuri saavutamisel. 

Magnetite kasutamine plasma piiramiseks ja kontrollimiseks on üks kahest peamisest lähenemisviisist tuumasünteesiks vajalike äärmuslike tingimuste saavutamiseks. Tokamaki seadmed kasutavad soojuse tekitamiseks ja kõrge temperatuuriga plasma piiramiseks magnetvälju. ITER on maailma suurim tokamaki projekt. Lõuna-Prantsusmaal St. Paul-lez-Durance'is asuv ITER on 35 riigi kõige ambitsioonikam termotuumasünteesialane koostöö. See kasutab rõngastoru (või sõõri magnetseadet), et piirata termotuumasünteesikütust pikkadeks perioodideks piisavalt kõrgel temperatuuril, et toimuks termotuumasünteesi süttimine. Sarnaselt ITERile põhineb Ühendkuningriigi termotuumasünteesi programm STEP plasma magnetilisel piiramisel tokamaki abil. STEP-programmi tokamak on aga sfääriline (ITERi sõõriku asemel). Sfääriline tokamak on kompaktne, kulutõhus ja seda võib olla lihtsam skaleerida.   

Inertsiaalne sulandumine (ICF) on teine ​​​​viis tuumasünteesi jaoks vajalike äärmuslike tingimuste saavutamiseks. Selle lähenemisviisi korral luuakse äärmuslikud termotuumasünteesi tingimused väikese koguse tuumasünteesikütuse kiire kokkupressimise ja kuumutamisega. Lawrence Livermore'i riiklikus laboris (LLNL) asuv riiklik süüteseade (NIF) kasutab laseriga juhitavat implosioonitehnikat deuteerium-triitiumkütusega täidetud kapslite plahvatamiseks suure energiaga laserkiirte abil. NIF on hiljuti näidanud selle lähenemisviisi kontseptsiooni tõestust, et kontrollitud tuumasünteesi saab kasutada energiavajaduste rahuldamiseks.   

*** 

viited:  

1. Hefei füüsikateaduste instituudid, CAS. Uudised – Hiina "kunstlik päike" saavutas uue rekordi olulises verstapostis termotuumasünteesi tootmise suunas. Postitatud 21. jaanuaril 2025. Saadaval aadressil https://english.hf.cas.cn/nr/bth/202501/t20250121_899051.html  

2. Eksperimentaalne täiustatud ülijuhtiv tokamak (EAST). Lühitutvustus. Saadaval aadressil  http://east.ipp.ac.cn/index/article/info/id/52.html  

3. Zhou C., 2024. EAST ja ITER tokamaki võrdlus. Teoreetiline ja loodusteadus,43,162-167. DOI: https://doi.org/10.54254/2753-8818/43/20240818  

4. Hu, J., Xi, W., Zhang, J. et al. Kõik ülijuhtivad tokamakid: Ida. AAPPS Bull. 33, 8 (2023). https://doi.org/10.1007/s43673-023-00080-9  

5. Zheng J. et al 2022. Hiljutised edusammud Hiina termotuumasünteesiuuringutes, mis põhinevad ülijuhtiva tokamaki konfiguratsioonil. Innovatsioon. 3. köide, 4. number, 12. juuli 2022, 100269. DOI: https://doi.org/10.1016/j.xinn.2022.100269  

*** 

Teemaga seotud artiklid  

1. Ühendkuningriigi termotuumasünteesiprogramm: STEPi prototüüpelektrijaama kontseptsiooni väljatöötamine avalikustati (7 september 2024).  

2. "Fusion Ignition" demonstreeriti neljandat korda Lawrence'i laboris (20 detsember 2023) 

3. Fusion Ignition muutub reaalsuseks; Lawrence'i laboris saavutatud energiakatkestus (15 detsember 2022) 

***