ჟურნალ Nature-ში გამოქვეყნებული ახალი კვლევის თანახმად, ექსპერიმენტულმა ბირთვული სინთეზის რეაქტორმა, სახელად Wendelstein 7-X სტელარატორმა, ახლახან მნიშვნელოვანი ნაბიჯი გადადგა სუფთა, ულიმიტო ენერგიის წარმოქმნისკენ, რისთვისაც ატომური სინთეზის ძალა გამოიყენა.

ფიზიკოსებმა მალე, შესაძლოა, პლაზმის შექმნა დაიწყონ, რომელიც მზის ბირთვზე ორჯერ ცხელი იქნება.

ბირთვული სინთეზი და წარმოუდგენელი ტემპერატურა

ფიზიკოსების მიერ გამოცხადებული "დიდი წინსვლა" განუწყვეტელ მცდელობებს მოიცავს, რომელიც ექსპერიმენტული Wendelstein 7-X-ის ტექნოლოგიისათვის დამახასიათებელ ენერგიის დანაკარგებთან ბრძოლას დასჭირდა. სტელარატორები შედარებით ტრადიციული, სიმეტრიული, დონატის ფორმის ტოკამაკის სინთეზური რეაქტორებისგან განსხვავდება, ვინაიდან პირველი საოცრად კომპლექსურ სტრუქტურებს იყენებს, რომელიც ლაბირინთისებრი ზიგზაგებითაა სავსე. მიუხედავად ამისა, სხვა ყველა ბირთვული სინთეზის რეაქტორის მსგავსად, მისი მიზანია ისეთი პირობები წარმოქმნას, რომელთაც მხოლოდ მზის მასის შიგნით ვიხილავდით. ამის გასაკეთებლად პლაზმის ნაკადებს წარმოუდგენლად მაღალ წნევასა და ტემპერატურას უქვემდებარებენ, ატომებს კი სხვა არჩევანი არ რჩებათ, გარდა შეჯახებისა და ერთმანეთთან შერწყმისა, რითაც უპრეცედენტო რაოდენობის გამოყენებადი ენერგია წარმოიქმნება.

ბუნებრივია, რომ Wendelstein 7-X რეაქტორი იმდენად კომპლექსურია, რომ მის შექმნას მხოლოდ სუპერკომპიუტერები თუ შეძლებდნენ. სწორედ ამიტომ, იგი 50 ზეგამტარ მაგნიტურ კოჭათა სერიებს იყენებს, რათა პლაზმა ერთ ადგილას შეაკავოს, სანამ იგი სპირალურად მოძრავ წრიულ კამერაზეა შემობმული. 2018 წელს ფიზიკოსებმა ამ პროექტზე მუშაობისას ენერგიის სიმკვრივისა და პლაზმის გაფანტვისგან დაცვის ახალი რეკორდი დაამყარეს ამ ტიპის სინთეზური რეაქტორისთვის. რევოლუციური ექსპერიმენტების ფარგლებში, პლაზმა უაღრესად მაღალ ტემპერატურამდე — 20 მილიონ გრადუსამდე — გააცხელეს და მზის ტემპერატურას (15 მილიონი გრადუსი) ბევრად გადააჭარბეს. რთული დასაჯერებელია, თუმცა Wendelstein 7-X-მა შესაძლოა უფრო მაღალი ტემპერატურის შექმნაც მოახერხოს.

ბირთვული სინთეზის რეაქტორები — გზა სუფთა ენერგიისაკენ

დახვეწილი ტექნოლოგიის უკან მდგომი ტექნოლოგია იმისთვის შეიქმნა, რათა სრულ ფუნქციონირებამდე დარჩენილი ერთი მუდმივი ბარიერი გადაელახათ, რომელიც მხოლოდ სტელარატორთა ნახაზებს ახასიათებს: სითბოს დანაკარგი, სახელად "ნეოკლასიკური გადატანა". ეს მაშინ ხდება, როდესაც გაცხელებულ ნაწილაკთა შეჯახებისას ზოგიერთი მათგანი თავის ჩვეულ ორბიტას სცდება, რაც ზოგიერთი ნაწილაკის მაგნიტური ველიდან გადახვევას იწვევს.

Wendelstein 7-X-ის შემთხვევაში მაგნიტური ველის გარსაკრავი სპეციალურად ისე შეიქმნა, რათა ენერგიის დანაკარგის პრობლემა გადაჭრილიყო. იმის დასამტკიცებლად, რომ ტექნიკამ იმუშავა, პრინსტონის პლაზმური ფიზიკის ლაბორატორიისა (PPPL) და პლაზმური ფიზიკის მაქს პლანკის ინსტიტუტის მეცნიერებმა სტელარატორთა რევოლუციური ექსპერიმენტების ახალი შეფასება შემოგვთავაზეს. ეს უფრო მეტად უსვამდა ხაზს დიაგნოსტიკურ მონაცემებს, რომლებიც რენტგენული ასახვის კრისტალური სპექტრომეტრებით მიიღეს, რომელმაც ნეოკლასიკურ გადატანაში მნიშვნელოვანი კლება გაამჟღავნა.

ეს იმაზე მიანიშნებს, რომ ტემპერატურები, რომელთა თვითმხილველებიც ფიზიკოსები გახდნენ, სითბოს დაკარგვის შემთხვევაში მიღწევადი სულაც არ იქნებოდა, რაც ტექნიკის მუშაობაზე მიანიშნებს.

"ეს აჩვენებს, რომ W7-X-ის ოპტიმიზირებულმა ფორმამ ნეოკლასიკური გადატანა შეამცირა და სრულებით საჭირო აღმოჩნდა პერფორმანსში, რომელიც W7-X-ის ექსპერიმენტებისას ვიხილეთ", — განაცხადა ნოვიმირ პაბლანტმა, PPPL-ის ფიზიკოსმა — "ამით დავინახეთ, თუ როგორი მნიშვნელოვანი ყოფილა ოპტიმიზაცია".

სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, წარმატება იმაზე მიანიშნებს, რომ Wendelstein 7-X-ს შეუძლია მზის ბირთვზე ორჯერ მეტი ტემპერატურა შემოსაზღვროს. სამუშაო კიდევ ბევრია, მათ შორის სითბოს დანაკარგის სხვა პრობლემები. 2022 წელს მეტი ექსპერიმენტი ჩატარდება, მათ შორის ახალი წყლის გამაციებელი სისტემა, რომელიც ექსპერიმენტთა ხანგრძლივობის გაზრდაში დაეხმარება მეცნიერებს, თუმცა ამჟამად, ბირთვული სინთეზი შეუცვლელ გზად რჩება სამომავლო სუფთა ენერგიის წარმოქმნისთვის.