Πυρηνική Σύντηξη: Εντυπωσιακό διπλό ρεκόρ από τον εξολοκλήρου Τεχνητό Ήλιο της Κίνας

Νέες ειδήσεις που σηματοδοτούν σημαντική πρόοδο στην έρευνα για την πυρηνική σύντηξη έρχονται από την Κίνα. Ο πειραματικός αντιδραστήρας Huanliu-3 (HL-3), που λειτουργεί από την Εθνική Πυρηνική Εταιρεία της Κίνας (CNNC), σημείωσε ένα γιγαντιαίο άλμα φτάνοντας για πρώτη φορά τους 100 εκατομμύρια βαθμούς σε δύο διαφορετικές εκφάνσεις. Ο στόχος αυτός μεταφράζεται σε μια θερμοκρασία ατομικού πυρήνα 117 εκατομμυρίων βαθμών Κελσίου και σε μια θερμοκρασία ηλεκτρονίων που έφτασε τους 160 εκατομμύρια βαθμούς Κελσίου.

Το αποτέλεσμα αυτό δεν είναι απλώς ένα μεμονωμένο νούμερο, αλλά συνοδεύεται από σημαντική αύξηση των συνολικών παραμέτρων του λεγόμενου «τριπλού προϊόντος σύντηξης». Σύμφωνα με την CNNC, αυτή η πρόοδος προβάλλει την κινεζική έρευνα σύντηξης απευθείας στη φάση του πειράματος καύσης, μια κρίσιμη στιγμή για την ανάπτυξη αυτής της πολλά υποσχόμενης πηγής ενέργειας.

Ο Zhong Wulü, επικεφαλής σχεδιαστής του China Circulation-3 στο CNNC, διατύπωσε με ενθουσιασμό τη σημασία αυτής της επιτυχίας: «Το πείραμά μας πέτυχε το ορόσημο των "διπλών 100 εκατομμυρίων βαθμών", μαζί με σημαντική βελτίωση της συνολικής απόδοσης, σηματοδοτώντας την είσοδο της κινεζικής έρευνας πυρηνικής σύντηξης στην πειραματική φάση της καύσης πλάσματος».

Μια ιδιαίτερα σημαντική πτυχή είναι ότι τα συστήματα θέρμανσης, ελέγχου και διάγνωσης που χρησιμοποιήθηκαν σε αυτό το πείραμα αναπτύχθηκαν εξ ολοκλήρου στην Κίνα. Ο Wulü υπογράμμισε επίσης ότι οι τεχνικές προδιαγραφές τους έχουν φθάσει σε επίπεδα παγκόσμιας αριστείας, θέτοντας νέα πρωτεία στην κινεζική έρευνα πυρηνικής σύντηξης.

Προηγουμένως, το HL-3 είχε ήδη διακριθεί για την καινοτόμο διερεύνηση βασικών προσεγγίσεων για τον περιορισμό της ενέργειας, καταφέρνοντας να περιορίσει την αστάθεια του μαγνητικού ρευστού στον πυρήνα, ένα σημαντικό εμπόδιο για την αύξηση της θερμοκρασίας του ατομικού πυρήνα. Ξεπεράστηκαν επίσης σημαντικές προκλήσεις στον έλεγχο του προφίλ του ρεύματος και της πυκνότητας. Ήδη στο παρελθόν, ο HL-3 είχε αποδείξει την ικανότητά του να επιτυγχάνει επαναλαμβανόμενες εκκενώσεις με θερμοκρασία του ατομικού πυρήνα άνω των 100 εκατομμυρίων βαθμών Κελσίου, επιβεβαιώνοντας την ηγετική θέση της χώρας σε αυτόν τον τεχνολογικό τομέα.

Ο HL-3 χρησιμοποιεί προηγμένες τεχνολογίες, όπως συμπαγείς πολυχρωμάτορες σκέδασης Thomson και το πρώτο φασματόμετρο ακριβείας τριπλού πλέγματος στον κόσμο, το οποίο χαρακτηρίζεται από διπλάσια ακρίβεια από τα αντίστοιχα διεθνή όργανα. Το CNNC υπογράμμισε τον τρόπο με τον οποίο το tokamak ξεπέρασε κρίσιμα τεχνικά εμπόδια στη διάγνωση της σύντηξης, όπως η επίτευξη υψηλής χωροχρονικής ανάλυσης, η ισχυρή αντίσταση στις παρεμβολές ακτινοβολίας και η δυναμική απόκριση σε επίπεδο χιλιοστών του δευτερολέπτου. Ορισμένες από αυτές τις τεχνολογίες αιχμής έχουν ενσωματωθεί στο πρόγραμμα του κοινού διαγνωστικού πειράματος International Tokamak Physics Activity (ITPA).

Σε αντίθεση με το Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST) του Hefei, έναν άλλο κινεζικό «τεχνητό ήλιο», γνωστό για τα μακροχρόνια πειράματα πλάσματος, το HL-3 είναι μεγαλύτερο, νεότερο και έχει σχεδιαστεί και κατασκευαστεί εξ ολοκλήρου στην Κίνα. Σκοπός του δεν είναι μόνο η έρευνα, αλλά και η συμβολή στη δημιουργία ενός πραγματικού σταθμού παραγωγής ενέργειας από σύντηξη.

Ένα ακόμη βήμα προς τα εμπρός είναι η αρχική τεχνική επικύρωση στο HL-3 ενός πρωτότυπου φασματομέτρου τριών ζωνών για τη φασματοσκοπία επανασυνδυασμού ανταλλαγής φορτίου του ITER. Το σύστημα αυτό απέδειξε την ικανότητα εκτέλεσης ταυτόχρονων μετρήσεων της ιοντικής θερμοκρασίας και της παρακολούθησης των προσμίξεων, γεγονός που θα βελτιώσει τις δυνατότητες μέτρησης του ITER.

Η ομάδα HL-3 έθεσε επίσης με επιτυχία σε λειτουργία δύο εσωτερικά ανεπτυγμένα συστήματα θέρμανσης πλάσματος: ένα σύστημα θέρμανσης με ηλεκτρονικό κυκλοτρόνιο υψηλής ισχύος και ένα σύστημα έγχυσης ουδέτερης δέσμης 7 MW, τα οποία κατασκευάστηκαν κατά τη διάρκεια πρόσφατων αναβαθμίσεων των εγκαταστάσεων.

Οι μελλοντικές προοπτικές για την έρευνα του HL-3 περιλαμβάνουν την αύξηση της ισχύος θέρμανσης για τη διερεύνηση σεναρίων με ακόμη υψηλότερο προϊόν τριπλής σύντηξης και τη λειτουργία με τοίχωμα υψηλότερης θερμοκρασίας για τη μείωση των επιπέδων ανακύκλωσης και, τελικά, της κατακράτησης τριτίου στο εσωτερικό του αντιδραστήρα. Επιπλέον, ενσωματώνει την εφαρμογή τεχνικών μηχανικής μάθησης για τον έλεγχο του σχήματος του πλάσματος σε πραγματικό χρόνο, την καταστολή της αστάθειας και την πρόβλεψη της διαταραχής, θεμελιώδεις εξελίξεις για την υποστήριξη της μετάβασης της δομής σε λειτουργία πλάσματος υψηλής απόδοσης, την οποία θα ακολουθήσουν πειράματα πλάσματος δευτερίου-τριτίου.

[via]