Για πρώτη φορά, η Tokamak Energy μάς ανοίγει ένα παράθυρο σε έναν κόσμο που, μέχρι πρόσφατα, φαινόταν απροσπέλαστος: το εσωτερικό ενός πυρηνικού αντιδραστήρα σύντηξης, σε πραγματικό χρόνο, έγχρωμο και με απίστευτη λεπτομέρεια. Στο νέο τους video, τραβηγμένο μέσα από τον πειραματικό αντιδραστήρα ST40, οι Βρετανοί ερευνητές καταγράφουν με 16.000 καρέ το δευτερόλεπτο την κίνηση του πλάσματος και την αλληλεπίδρασή του με το λίθιο, ένα θέαμα τόσο εντυπωσιακό, όσο και επιστημονικά πολύτιμο.
Η λήψη αυτών των εικόνων μόνο εύκολη δεν είναι. Οι θερμοκρασίες στο εσωτερικό του tokamak ξεπερνούν τα εκατομμύρια βαθμούς Κελσίου, καθιστώντας αδύνατη οποιαδήποτε άμεση παρατήρηση με συμβατικά μέσα. Ωστόσο, η ομάδα της Tokamak Energy αξιοποίησε ειδικά οπτικά και συστήματα καταγραφής υψηλής ταχύτητας για να αποτυπώσει για πρώτη φορά τον «χορό» των στοιχείων μέσα στο μαγνητικό πεδίο του αντιδραστήρα.
Στο video βλέπουμε έναν κυματιστό, σχεδόν χορευτικό συνδυασμό χρωμάτων: το πλάσμα από ισότοπα υδρογόνου (στην προκειμένη περίπτωση δευτέριο) λάμπει με χαρακτηριστικό ροζ φως, ενώ όταν εισάγεται λίθιο, η εικόνα γεμίζει κόκκινες και πράσινες αποχρώσεις. Δεν πρόκειται απλώς για ένα εντυπωσιακό οπτικό εφέ, κάθε χρώμα αντιστοιχεί σε μια συγκεκριμένη φυσική διεργασία, δίνοντας στους επιστήμονες κρίσιμα δεδομένα για τη συμπεριφορά του πλάσματος και τις επιπτώσεις του στα υλικά του αντιδραστήρα.
Στην πράξη, αυτό που καταγράφεται είναι η έγχυση μικροσκοπικών κόκκων λιθίου στο εσωτερικό του tokamak. Καθώς αυτοί εισέρχονται στις πιο ψυχρές, εξωτερικές περιοχές του πλάσματος, παραμένουν ουδέτεροι και εκπέμπουν έντονο κόκκινο φως. Όσο όμως πλησιάζουν προς τον καυτό πυρήνα, τα άτομα λιθίου ιονίζονται — χάνουν ηλεκτρόνια — και αρχίζουν να λάμπουν με πράσινες αποχρώσεις. Από εκείνη τη στιγμή και μετά, δεν κινούνται ελεύθερα, αλλά ακολουθούν τις γραμμές του μαγνητικού πεδίου που συγκρατούν το πλάσμα, σχηματίζοντας εντυπωσιακούς πράσινους “νήματα” που αποκαλύπτουν τη δομή του αόρατου μαγνητικού κλωβού.
Η χρήση λιθίου δεν είναι τυχαία. Το υλικό αυτό λειτουργεί ως προστατευτικό «μαξιλάρι» για τον αντιδραστήρα, απορροφώντας θερμότητα και περιορίζοντας τη φθορά των τοιχωμάτων. Η καταγραφή της διαδικασίας σε χρώμα επιτρέπει στους ερευνητές να εντοπίζουν με ακρίβεια πού ακτινοβολούν οι προσμείξεις, αν το λίθιο φτάνει ως τον πυρήνα και πώς αλληλεπιδρά με το πλάσμα.
Η έρευνα εντάσσεται σε ένα νέο πειραματικό πρόγραμμα της Tokamak Energy που ονομάζεται “X-spot radiator” (XPR). Η ιδέα πίσω από αυτό το μοντέλο λειτουργίας είναι να δημιουργηθεί μια προστατευτική «ατμόσφαιρα» από στοιχεία όπως το λίθιο γύρω από την άκρη του πλάσματος, έτσι ώστε να ακτινοβολεί και να χάνει ενέργεια προτού αγγίξει τα τοιχώματα του αντιδραστήρα. Με αυτόν τον τρόπο, μειώνεται δραματικά η φθορά των υλικών, χωρίς να θυσιάζεται η απόδοση του πυρήνα.
Το πρόγραμμα είναι κεντρικό στοιχείο του προγράμματος αναβάθμισης του ST40, που χρηματοδοτείται από τα υπουργεία Ενέργειας του Ηνωμένου Βασιλείου και των ΗΠΑ. Ο στόχος είναι να καλυφθούν όλες οι εσωτερικές επιφάνειες του αντιδραστήρα με επικάλυψη λιθίου, μια τεχνική που έχει ήδη δοκιμαστεί με επιτυχία στο Princeton Plasma Physics Laboratory, αποδεικνύοντας ότι μπορεί να βελτιώσει σημαντικά τη σταθερότητα του πλάσματος.
Διαβάστε επίσης
Η συγκεκριμένη οπτική διάγνωση συμπληρώνει τα πολύπλοκα διαγνωστικά συστήματα που εγκαθίστανται σήμερα σε αντιδραστήρες όπως ο ιαπωνικός JT-60SA, ο πιο προηγμένος tokamak παγκοσμίως. Εκεί, χρησιμοποιούνται laser για να μετρηθούν έμμεσα η θερμοκρασία και η πυκνότητα του πλάσματος, χωρίς να απαιτείται φυσική πρόσβαση στο εσωτερικό.
Η έρευνα αυτή εντάσσεται σε μια παγκόσμια κούρσα προς την εμπορική σύντηξη. Ενώ μεγάλα, διεθνή έργα όπως το ITER στη Γαλλία ακολουθούν μια πιο μακροπρόθεσμη προσέγγιση — με τα πρώτα πειράματα δευτερίου-τριτίου να αναμένονται μετά το 2039 — πιο ευέλικτες εταιρείες όπως η Tokamak Energy επιλέγουν πιο μικρούς, σφαιρικούς αντιδραστήρες και μαγνήτες υπεραγωγιμότητας υψηλής θερμοκρασίας, με στόχο να φτάσουν πιο γρήγορα στην πρακτική αξιοποίηση.
Διαβάστε επίσης
Η πρόσφατη παύση λειτουργίας του ιστορικού αντιδραστήρα JET στο Ηνωμένο Βασίλειο, ο οποίος αποχαιρέτησε με ένα νέο ενεργειακό ρεκόρ, σηματοδότησε το τέλος μιας εποχής, αλλά και την αρχή μιας άλλης. Οι νέες εικόνες από τον ST40 είναι ένα πολύτιμο εργαλείο που βοηθά τους επιστήμονες να κατανοήσουν, βήμα-βήμα, τη δυναμική της ύλης σε συνθήκες παρόμοιες με εκείνες του Ήλιου.
Η πυρηνική σύντηξη παραμένει ένα από τα πιο δύσκολα τεχνολογικά στοιχήματα της ανθρωπότητας. Όμως κάθε νέα ματιά στο εσωτερικό ενός tokamak, όπως αυτή που μας προσφέρει η Tokamak Energy, φέρνει την ανθρωπότητα ένα μικρό, αλλά καθοριστικό βήμα πιο κοντά στο όνειρο: να αναπαράγει, με ασφάλεια και σταθερότητα, την ενέργεια των άστρων πάνω στη Γη.
[source]
