Energija nuklearne fuzije doista jest sveti gral energetike. Ništa čudno jer riječ je o dobivanju energije Sunca na Zemlji.
Spajanje lakih atomskih jezgri
Po definiciji, nuklearna je fuzija proces spajanja lakih atomskih jezgri u teže, pri kojem se zbog gubitka mase oslobađa golema količina energije. Prošlog se tjedna dogodio važan iskorak prema gradnji prve europske demonstracijske fuzijske elektrane, DEMO. U Velikoj je Britaniji pokrenut novi fuzijski uređaj. Nadograđeni Megaamperni sferni tokamak testni je uređaj, dakle za fuzijsku elektranu DEMO, ali i najveći fuzijski reaktor ITER, koji se gradi u Cadaracheu u Francuskoj. Tako se MAST-om nastoje postići vrlo određen, ali i ambiciozan cilj. Za fuzijsku elektranu DEMO ključno je dobivanje samogoruće plazme koja grije samu sebe energijom fuzijskih reakcija oponašajući pritom način na koji Sunce proizvodi energiju.
Što se novog testnog fuzijskog uređaja tiče, najveća se odluka ticala njegova oblika. Jedno od ključnih pitanja u dizajnu fuzijske elektrane DEMO jest pitanje najboljeg oblika za njen fuzijski reaktor. Moguće je rješenje sferni tokamak MAST. To je kompaktni fuzijski reaktor, gotovo sferičan, u obliku jabuke. Širok je tri metra, veći je od motora Airbusa A380, ima jače magnete, dodatne instrumente za praćenje i kontrolu uzavrele plazme, povećanu snagu grijanja u obliku jačih mlaznica s neutralnim snopom te mogućnost duljeg pražnjenja u plazmi, do 5 sekundi. MAST je rezultat sedmogodišnjeg programa nadogradnje ranijeg uređaja koji je provodila Uprava za nuklearnu energiju Ujedinjenog Kraljevstva (UKAEA). Nadograđeni MAST u osnovi je zato potpuno novi uređaj. U pripremi programa nadogradnje MAST-a sudjelovali su i znanstvenici Instituta Ruđer Bošković u Zagrebu.
– Pri sastavljanju prijedloga programa razvoja MAST-a IRB je ušao u uzak krug europskih partnera koji sudjeluju u razvoju MAST-a, rame uz rame s kolegama iz Ujedinjenog Kraljevstva, Nizozemske, Irske, Republike Češke i Mađarske – objasnio je dr. Tonči Tadić, voditelj aktivnosti IRB-a u sklopu projekta EUROfusion i koordinator Hrvatske fuzijske istraživačke jedinice (CRU), te dodao kako suradnja hrvatskih fuzijskih znanstvenika s britanskim kolegama seže u 2013. godinu kada je CRU-u bila pridružena članica Britanskog fuzijskog udruženja.
Slijedom te suradnje kao i Sporazumom o suradnji između IRB-a i Centra za fuzijsku energiju u Culhamu (CCFE), britanski znanstvenici redovito obavljaju istraživanja na uređaju DiFU u Laboratoriju za interakcije ionskih snopova IRB-a.
Fuzija uz manje troškove
Tijekom 2017. i 2018. znanstvenici IRB-a boravili su u CCFE-u i u vezi s mogućom digitalizacijom eksperimenata i laserske kontrole ispuha vruće plazme u MAST-u.
– MAST je jako zanimljiv i neobičan uređaj jer se njime treba riješiti ispuh vrlo vruće plazme. Na MAST-u se vruća plazma može detaljno oblikovati posebnim magnetskim poljima te njena toplina može biti ‘razmazana’ na široku površinu. Naime, jedan od limita kod dizajna fuzijske elektrane EMO je maksimalna toplina koju mogu podnijeti stijenke fuzijskih reaktora. Toplinska snaga ne smije biti veća od 20 MW po kvadratnom metru, što je toplinska snaga na površini Sunca – naglašava dr. Tadić.
Jedan od glavnih razloga zašto fuzijski stručnjaci istražuju sferne tokamake jest pronalaženje načina za proizvodnju fuzije uz manje troškove od onih koje zahtijevaju konvencionalni tokamak uređaji. Cilj nadogradnje uređaja MAST bio je istražiti nove, sofisticirane metode iscrpljivanja plazmi koje su toplije od jezgre Sunca, a bez oštećenja stroja.
