Polscy naukowcy pomogli okiełznać energię ze słońca

Marcin Karwowski
12-07-2026 08:15 Aktualizacja: 10-07-2026 13:33
Polscy naukowcy pomogli okiełznać energię ze słońca
Fot. UK Atomic Energy Authority

W Wielkiej Brytanii zespół naukowców, w skład, którego wchodzili również Polacy, przeprowadził badania dotyczące reaktorów termojądrowych. Technologia naśladuje zjawiska zachodzące w słońcu. Dowiedz się, jakie testy przeprowadzono.

Energia ze słońca to nie tylko fotowoltaika, ale i fuzja termojądrowa. Reaktory tego typu naśladują procesy zachodzące w słońcu, czyli łączenie wodoru w hel. Zwykle w eksperymentach dotyczących fuzji stosuje się połączenie deuteru i trytu, cięższych odmian wodoru. Są one następnie ogrzewane do dziesiątek milionów stopni, gdy atomy  tracą elektrony, a w procesie powstaje plazma (miks swobodnych elektronów i jąder atomowych). Plazma przewodzi prąd, reaguje na pola magnetyczne, faluje, traci cząstki, wytwarza niestabilności i szybko oddaje energię do otoczenia.

Wyzwaniem, które stoi przed energetyką fuzyjną jest nie tylko wytworzenie gorącej plazmy, ale również utrzymanie jej z dala od ścian, stabilizacja, bezpieczne odprowadzenie energii i kontrola procesu.

REKLAMA

Termojądrowe laboratorium

Do tego służy sferyczny tokamak MAST (Mega Amp Spherical Tokamak) Upgrade. Reaktor zlokalizowany jest w Culham (Wielka Brytania) w ośrodku UK Atomic Energy Authority. W reaktorze plazma utrzymywana jest w zamkniętej komorze za pomocą pola magnetycznego. MAST Upgrade to nie elektrownia podłączona do sieci, a wyspecjalizowane laboratorium, w którym naukowcy sprawdzają jak gorąca plazma zachowuje się w określonych warunkach. W ramach testów możliwa jest zmiana kształtu, sposobu ogrzewania, konfiguracji pól magnetycznych i układu odprowadzania energii oraz obserwacja wpływu działań na stabilność i obciążenie ścian.

Przeprowadzane testy pomagają odpowiedź na wyzwania, takie jak:

  • Uzyskanie odpowiedniej temperatury.
  • Utrzymanie energii w plazmie.
  • Ograniczenie gwałtownych zjawisk na jej brzegach.
  • Zgłębienie mechanizmu ucieczki szybkich cząstek.
  • Bezpieczne odprowadzenie ciepła.

Odpowiedzi na te pytania poszukiwał zespół naukowców, w którym znaleźli się polscy przedstawiciele z Instytutu Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy w Warszawie i Uniwersytetu Opolskiego. Raport na ten temat jest dostępny na stronie Nuclear Fusion, prowadzonej przez Międzynarodową Agencję Energii Atomowej.

Szybkie cząstki i energia z plazmy

W reaktorze fuzyjnym szybkie cząstki powstające w reakcji powinny oddawać energię plazmie, co pomoże podtrzymać jej temperaturę. W przypadku ich ucieczki plazma traci ogrzewanie, a ściany, które ją utrzymują mogą być narażone na nadmierne obciążenia. Podczas opisanych testów badano to zjawisko za pomocą szybkich jonów, które powstają podczas ogrzewania plazmy. Dzięki temu sprawdzono, którędy ucieka energia.

Kolejnym obszarem badań był brzeg plazmy. Pole magnetyczne utrzymuje centrum plazmy, ale energia i cząstki muszą opuścić układ. W tym celu stosuje się urządzenie nazywane dywertorem (wydechem plazmy), które odbiera ciepło, cząstki i zanieczyszczenia. W brytyjskim laboratorium testowane są jego różne konfiguracje. Naukowcy chcą doprowadzić do sytuacji, w której strumień energii słabnie przed dotarciem do powierzchni urządzenia. Według badań możliwym jest jednoczesne utrzymanie odpowiedniej temperatury plazmy i osłabienie jej wpływu na elementy dywertora.

Gwałtowne wyrzuty z brzegu plazmy mogą nadmiernie obciążyć dywertor. Badaczom udało się uzyskać warunki, w których wyrzuty były mniejsze, albo wręcz zanikały. Efekt wywołano dzięki dobraniu zaburzeń pola magnetycznego. W ramach testów sprawdzono też nietypowe kształty plazmy i ich wpływ na pracę reaktora.

Naukowcy sprawdzili również jak za pomocą pompowania i sterowania dopływem gazu wpłynąć na to gdzie plazma oddaje energię.

 

 

Innowacyjna technologia

MAST Upgrade powstał na bazie MAST, reaktora, który działał w latach 2000-2013. Ulepszona wersja uzyskuje dłuższe impulsy plazmy, ma większą moc grzewczą i silniejsze pole magnetyczne. Wytworzona w reaktorze plazma posiada temperaturę 30 milionów st. C. MAST Upgrade to pierwszy na świecie tokamak, który korzysta z dywertora typu Super-X.  Dzięki niemu udało się zmniejszyć obciążenie ciepłem elementów wydechu plazmy dziesięciokrotnie.

Sferyczny tokamak, jakim jest MAST Upgrade, w przeciwieństwie do klasycznych tokamaków osiąga większą wydajność oraz jest mniejszy, co wpływa na wielkość samej elektrowni. Na nagraniu poniżej można zapoznać się jak w Mast Upgrade zachodzi fuzja.

 

 

Google sięga po plazmę

Fuzja termojądrowa interesuje nie tylko naukowców. Google zainwestował w niemiecki startup Proxima Fusion pracujący nad technologią stellaratora, konkurencyjną do tokamaków. W reaktorach tego typu plazma wytwarzana jest w urządzeniu, które przypomina kilkukrotnie skręconą wstęgę Möbiusa. Wokół komory wytworzonej z wolframu umieszczane są cewki, które schładza się ciekłym helem do temperatury bliskiej zera bezwzględnego. Kształt cewek nie jest jednolity, są dostosowane do fragmentu komory przy którym się znajdują. Dzięki nim wytwarzane jest pole magnetyczne, niezbędne do uzyskania plazmy.

Koncern jest zainteresowany nową technologią z uwagi na rozwój zaawansowanych modeli sztucznej inteligencji i konieczność ich zasilania. Według badań naukowców z KAIST, uniwersytetu technologicznego z Korei Południowej, za wzrost zapotrzebowania na energię w sektorze AI odpowiadają autonomiczni agenci, którzy samodzielnie planują i wykonują złożone badania. Według koreańskich uczonych potrzebują ponad 130 razy więcej energii niż tradycyjne chatboty.

Źródło: naukawpolsce.pl, UKAEA

Marcin Karwowski, redaktor Gramwzielone.pl

marcin.karwowski@gramwzielone.pl

© Materiał chroniony prawem autorskim. Wszelkie prawa zastrzeżone. Dalsze rozpowszechnianie artykułu tylko za zgodą wydawcy E-Magazyny Sp. z o.o.