Nishati ya Fusion: Tokamak Mashariki nchini Uchina yafikia Hatua Muhimu

Tokamak ya Majaribio ya Juu ya Superconducting (EAST) nchini Uchina imedumisha kwa ufanisi operesheni ya hali ya juu ya kizuizi cha plasma kwa sekunde 1,066 na kuvunja rekodi yake ya awali ya sekunde 403 iliyofikiwa mwaka wa 2023.   

Mnamo tarehe 20 Januari 2025, kituo cha majaribio ya hali ya juu cha Tokamak (EAST) nchini Uchina (maarufu kama 'jua bandia' la Uchina) kilidumisha operesheni ya utengamano wa hali ya juu ya plasma kwa sekunde 1,066. Muda wa sekunde 1,066 ni hatua muhimu katika utafiti wa fusion; kwa hivyo mafanikio haya ni hatua muhimu katika harakati za uzalishaji wa umeme wa muunganisho. Kituo cha MASHARIKI hapo awali kilidumisha utendakazi wa hali ya juu wa plasma ya kizuizi kwa sekunde 403 mnamo 2023. Ili kuruhusu muunganisho wa nyuklia, vifaa vya muunganisho vinavyodhibitiwa vinahitaji kufikia joto la zaidi ya milioni 100 ℃ huku vikidumisha operesheni thabiti ya muda mrefu.  

Kituo cha Majaribio cha Juu cha Superconducting Tokamak (EAST) nchini China kilianza kufanya kazi mwaka wa 2007. Hiki ni kifaa cha tokamak na kimetumika kama jukwaa la wazi la majaribio kwa wanasayansi kufanya majaribio na utafiti unaohusiana na muunganisho tangu kilipoanza kufanya kazi.  

Kifaa cha EAST tokamak kinafanana na ITER kwa umbo na usawa lakini ni kidogo, lakini kinaweza kunyumbulika zaidi. Ina vipengele vitatu bainifu: sehemu nzima isiyo na mduara, sumaku zinazopitisha maji kikamilifu na vipengele vinavyokabili plasma vilivyopozwa na maji (PFCs). Imefanya maendeleo makubwa katika mbinu ya kufungwa kwa sumaku ya muunganisho wa nyuklia, hasa katika kufikia halijoto ya plazima inayovunja rekodi. 

Matumizi ya sumaku kufunga na kudhibiti plasma ni mojawapo ya mbinu kuu mbili za kufikia hali mbaya zaidi zinazohitajika kwa muunganisho wa nyuklia. Vifaa vya Tokamak hutumia sehemu za sumaku kutoa joto na kuweka plasma ya halijoto ya juu. ITER ndio mradi mkubwa zaidi wa tokamak ulimwenguni. Inayokita katika St. Paul-lez-Durance kusini mwa Ufaransa, ITER ndiyo ushirikiano mkubwa zaidi wa nishati kati ya mataifa 35. Inatumia torasi ya pete (au kifaa cha sumaku cha donati) kuweka mafuta ya muunganisho kwa muda mrefu katika halijoto ya juu ya kutosha ili kuwaka kwa muunganisho. Kama ITER, mpango wa muunganisho wa STEP wa Uingereza unategemea uzuiaji wa sumaku wa plasma kwa kutumia tokamak. Hata hivyo, tokamak ya mpango wa STEP itakuwa na umbo la duara (badala ya umbo la donati la ITER). Tokamak yenye umbo la duara ni fupi, inagharimu na inaweza kuwa rahisi kusawazisha.   

Muunganisho wa Ufungaji wa Ndani (ICF) ni njia nyingine ya kufikia hali mbaya zaidi zinazohitajika kwa muunganisho wa nyuklia. Kwa njia hii, hali ya muunganisho uliokithiri huundwa kwa kubana na kupokanzwa kwa kasi kiasi kidogo cha mafuta ya muunganisho. Kituo cha Kitaifa cha Kuwasha (NIF) katika Maabara ya Kitaifa ya Lawrence Livermore (LLNL) hutumia mbinu ya uwekaji wa leza ili kuweka kapsuli zilizojazwa mafuta ya deuterium-tritium kwa kutumia miale ya leza yenye nishati nyingi. NIF hivi majuzi imeonyesha uthibitisho wa dhana ya mbinu hii kwamba muunganisho wa nyuklia unaodhibitiwa unaweza kutumiwa kukidhi mahitaji ya nishati.   

*** 

Marejeo:  

1. Taasisi za Hefei za Sayansi ya Fizikia, CAS. Habari - "Jua Bandia" la Kichina Lafanikisha Rekodi Mpya katika Hatua Muhimu kuelekea Uzalishaji wa Nishati ya Fusion. Iliwekwa mnamo 21 Januari 2025. Inapatikana kwa https://english.hf.cas.cn/nr/bth/202501/t20250121_899051.html  

2. Tokamak ya Uendeshaji wa Juu wa Majaribio ya Juu (EAST). Utangulizi mfupi. Inapatikana kwa  http://east.ipp.ac.cn/index/article/info/id/52.html  

3. Zhou C., 2024. Ulinganisho kati ya EAST na ITER tokamak. Sayansi ya Kinadharia na Asili,43,162-167. DOI: https://doi.org/10.54254/2753-8818/43/20240818  

4. Hu, J., Xi, W., Zhang, J. et al. Tokamak zote zinazoongoza kwa kiwango kikubwa: EAST. AAPPS Bull. 33, 8 (2023). https://doi.org/10.1007/s43673-023-00080-9  

5. Zheng J., et al 2022. Maendeleo ya hivi majuzi katika utafiti wa mchanganyiko wa Kichina kulingana na usanidi wa tokamak wa upitishaji bora. Ubunifu. Juzuu 3, Toleo la 4, 12 Julai 2022, 100269. DOI: https://doi.org/10.1016/j.xinn.2022.100269  

*** 

Related makala  

1. Mpango wa Nishati wa Fusion wa Uingereza: Ubunifu wa Dhana ya mtambo wa Nguvu wa Mfano wa STEP Wazinduliwa (7 Septemba 2024).  

2. 'Fusion Ignition' ilionyesha mara ya nne katika Maabara ya Lawrence (20 Desemba 2023) 

3. Fusion Ignition inakuwa Ukweli; Nishati Breakeven Imefikiwa katika Maabara ya Lawrence (15 Desemba 2022) 

***