JT-60SA: Ο γίγαντας της πυρηνικής σύντηξης που θα αποκαλύψει τα μυστικά του πλάσματος
Ο αγώνας για την επίτευξη της πυρηνικής σύντηξης – της ίδιας διαδικασίας που τροφοδοτεί τον Ήλιο – κάνει ένα ακόμη βήμα προς τα εμπρός. Στην Ιαπωνία, το μεγαλύτερο πειραματικό εργοστάσιο σύντηξης στον κόσμο, το JT-60SA, ετοιμάζεται να ενσωματώσει ένα νέο όργανο-κλειδί που υπόσχεται να αλλάξει τον τρόπο με τον οποίο οι επιστήμονες παρατηρούν και ελέγχουν το πλάσμα. Το όργανο αυτό είναι το X-ray Imaging Crystal Spectrometer (XICS), ένα σύστημα υψηλής ακρίβειας που θα μετρά τις εκπομπές ακτίνων Χ μέσα στον αντιδραστήρα με πρωτοφανή λεπτομέρεια.
Το XICS αποτελεί προϊόν δύο δεκαετιών έρευνας από το Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) του Υπουργείου Ενέργειας των ΗΠΑ και παραδίδεται στο πλαίσιο μιας διεθνούς συνεργασίας ανάμεσα στο PPPL, το National Institutes for Quantum Science and Technology (QST) της Ιαπωνίας και τον ευρωπαϊκό οργανισμό Fusion for Energy (F4E). Η τοποθέτησή του στο JT-60SA αναμένεται να ολοκληρωθεί στις αρχές του 2026, σηματοδοτώντας ένα κρίσιμο βήμα προς την επίσημη έναρξη λειτουργίας του αντιδραστήρα.
Ένα διεθνές στοίχημα για την ενέργεια του μέλλοντος
Ο Luis Delgado-Aparicio, επικεφαλής προηγμένων έργων του PPPL, τονίζει ότι αυτή είναι η πρώτη φορά που ένα αμερικανικό ερευνητικό ίδρυμα εγκαθιστά εξοπλισμό του απευθείας στο JT-60SA. Για τη διεθνή κοινότητα της σύντηξης, αυτή η συνεργασία δεν είναι απλώς τεχνολογική — είναι συμβολική. Το JT-60SA αποτελεί το μεγαλύτερο λειτουργικό tokamak στον κόσμο μέχρι την έναρξη του ITER στη Γαλλία, και λειτουργεί ως βασικό πεδίο δοκιμών για τεχνολογίες και μεθόδους ελέγχου πλάσματος που θα εφαρμοστούν στους μελλοντικούς σταθμούς σύντηξης.
Η φύση του πλάσματος — μιας κατάστασης της ύλης με θερμοκρασίες που αγγίζουν εκατομμύρια βαθμούς Κελσίου — καθιστά τη σταθεροποίησή του εξαιρετικά δύσκολη. Το πλάσμα πρέπει να «αιωρείται» μέσα σε μαγνητικά πεδία χωρίς να έρχεται σε επαφή με τα τοιχώματα του αντιδραστήρα, καθώς ακόμη και η παραμικρή αστάθεια μπορεί να διαλύσει τη σύ confinement και να θέσει σε κίνδυνο την ολόκληρη πειραματική διαδικασία. Εδώ ακριβώς έρχεται να συμβάλει το XICS, παρέχοντας δεδομένα εξαιρετικής ακρίβειας σχετικά με τη θερμοκρασία, την πυκνότητα και τη χημική σύνθεση του πλάσματος.
Διαβάστε επίσης
Το μάτι που «βλέπει» μέσα στο πλάσμα
Το νέο σύστημα χρησιμοποιεί κρυσταλλική φασματοσκοπία για να αναλύει τις ακτίνες Χ που εκπέμπονται από το πλάσμα κατά τη διάρκεια των αντιδράσεων. Αυτές οι μετρήσεις δίνουν στους ερευνητές τη δυνατότητα να ανιχνεύουν ακόμη και μικροσκοπικές μεταβολές στη θερμοκρασία ή στη σύσταση του πλάσματος σε πραγματικό χρόνο. Σύμφωνα με τον κύριο φυσικό του PPPL, Masayuki Ono, χωρίς ένα όργανο όπως το XICS, «θα ήταν αδύνατο να αποκτήσουμε την πλήρη εικόνα της φυσικής του πλάσματος και να κατανοήσουμε πώς μπορούμε να τη σταθεροποιήσουμε».
Το XICS διαθέτει ένα εξελιγμένο σύστημα βαθμονόμησης που προσαρμόζεται αυτόματα στις μεταβολές των φυσικών παραμέτρων του πλάσματος. Αυτό επιτρέπει τη συλλογή δεδομένων με τέτοια ακρίβεια ώστε να εντοπίζονται διακυμάνσεις που προηγουμένως ήταν αόρατες. Τα δεδομένα αυτά θα βοηθήσουν στη βελτιστοποίηση της απόδοσης του JT-60SA, επιτρέποντας στους επιστήμονες να δοκιμάσουν νέες στρατηγικές για τη σταθεροποίηση των εκκενώσεων — ένα κρίσιμο βήμα προς την ενεργειακή αξιοποίηση της σύντηξης.
Ο μεγαλύτερος αντιδραστήρας του είδους του
Το JT-60SA αποτελεί μέρος της ιαπωνοευρωπαϊκής συνεργασίας με τίτλο “Broader Approach” και έχει ήδη καταγραφεί στο Guinness World Records για τον όγκο του πλάσματός του — 160 κυβικά μέτρα, καθιστώντας το τον μεγαλύτερο tokamak που έχει κατασκευαστεί ποτέ. Παρότι μικρότερο από το ITER, διαθέτει ιδιαίτερα υψηλή πυκνότητα ισχύος, κάτι που το καθιστά ιδανικό για τη δοκιμή νέων λειτουργικών καθεστώτων πλάσματος και για την ανάπτυξη τεχνολογιών που θα τροφοδοτήσουν τους επόμενους αντιδραστήρες σύντηξης.
Η εγκατάσταση του XICS σηματοδοτεί και μια νέα φάση για το ίδιο το JT-60SA: από το στάδιο της μηχανικής προετοιμασίας περνά πλέον στην επιστημονική εξερεύνηση. Τα πρώτα πειράματα που θα γίνουν μετά το 2026 αναμένεται να παράσχουν πολύτιμα δεδομένα για τη συμπεριφορά του πλάσματος σε ακραίες συνθήκες — δεδομένα που θα αξιοποιηθούν όχι μόνο από τους Ιάπωνες, αλλά και από τις ευρωπαϊκές και αμερικανικές ερευνητικές ομάδες.
[via]
