Japonský průlom ve fúzi: Nový systém sleduje plazma na 34 místech pro stabilní energii budoucnosti

Japonští vědci vyvinuli špičkový mikrovlnný systém, který dokáže současně a dlouhodobě monitorovat fúzní plazma až na 34 místech. Tato schopnost výrazně zlepší sledování plazmatu v reálném čase, což je klíčové pro budoucí fúzní reaktory.

Japonští vědci vyvinuli špičkový mikrovlnný systém, který dokáže současně a dlouhodobě monitorovat fúzní plazma až na 34 místech. Tato schopnost výrazně zlepší sledování plazmatu v reálném čase, což je klíčové pro budoucí fúzní reaktory. Na vývoji se podílely společnosti Mitsubishi Electric Corporation, Institut pokročilé energie Kjótské univerzity a Národní institut pro fúzní vědu (NIFS). Systém byl úspěšně demonstrován na experimentálním fúzním zařízení Heliotron J na Kjótské univerzitě.

Nový systém dosahuje světové úrovně díky kombinaci mikrovln s frekvenčním hřebenem a metody duální hřebenové down-konverze. To umožňuje stabilní a dlouhodobé měření po celou dobu výboje plazmatu. Technologie je navržena pro diagnostiku plazmatu, která je nezbytná pro sledování chování fúzního plazmatu dosahujícího teplot přesahujících 100 milionů stupňů Celsia. Na rozdíl od konvenčních diagnostických metod, které vyžadují umístění zařízení blízko plazmatu, mikrovlnná měření umožňují, aby klíčové komponenty zůstaly oddělené od plazmatu, čímž se snižuje expozice neutronovému záření uvnitř budoucích fúzních reaktorů.

Fúze je široce považována za potenciální zdroj bezuhlíkové elektřiny, ale udržení stabilního plazmatu zůstává jednou z největších inženýrských výzev. Měření v reálném čase umožňuje vědcům monitorovat podmínky plazmatu a upravovat provozní parametry tak, aby fúzní reakce probíhala bezpečně a efektivně. Nový diagnostický systém využívá mikrovlny s frekvenčním hřebenem, které obsahují více rovnoměrně rozmístěných frekvencí. Když mikrovlny vstoupí do plazmatu, odrážejí se při různých hustotách elektronů v závislosti na jejich frekvenci. Analýzou frekvenčních posunů způsobených Dopplerovým jevem mohou vědci měřit pohyb plazmatu na více místech současně. Systém dokáže monitorovat až 34 míst během jednoho výboje.

Tři organizace spolupracují na vývoji mikrovlnných technologií pro měření plazmatu pro budoucí fúzní systémy. Japonsko označilo fúzní energii za strategickou technologii v rámci své Inovační strategie pro fúzní energii, která podporuje spolupráci mezi průmyslem, akademickou sférou a vládou s cílem demonstrovat výrobu fúzní energie během 30. let 21. století. Spolehlivá diagnostika plazmatu je považována za klíčový požadavek, protože přímá měření uvnitř fúzních reaktorů se stávají stále obtížnějšími s rostoucími teplotami a úrovněmi neutronového záření. Partneři plánují dále rozvíjet technologie řízení plazmatu pomocí mikrovln s frekvenčním hřebenem a budovat detailnější systémy měření plazmatu. Cílem je také zlepšit odolnost technologie vůči drsným podmínkám očekávaným uvnitř komerčních fúzních reaktorů.