Burning Plasma Experimental Superconducting Tokamak, czyli BEST, jest obecnie w trakcie montażu, ale według najnowszych informacji prace przy głównej maszynie przekroczyły już półmetek. Sfinalizowania doczekało się również zaplecze badawcze całego projektu, a najbardziej skomplikowana część składania reaktora weszła właśnie w decydującą fazę. Całość ma zostać ukończona do końca 2027 roku. Później zacznie się jednak znacznie ciekawszy etap, bo około 2030 roku Chińczycy chcą przeprowadzić demonstrację wytwarzania energii elektrycznej z fuzji.
BEST ma zamienić sukcesy i rekordy w kilowaty
Oczywiście nie będzie to jeszcze elektrownia, która nagle zacznie pompować gigawaty do chińskiej sieci. BEST jest bowiem eksperymentalnym urządzeniem znajdującym się gdzieś pomiędzy laboratorium a przyszłym reaktorem energetycznym. Różnica względem wielu wcześniejszych tokamaków jest jednak fundamentalna. Ma pracować z deuterem i trytem oraz doprowadzić do powstania “płonącej plazmy”, w której istotna część energii potrzebnej do podtrzymania reakcji pochodzi już z samej fuzji. Chińskie plany mówią o eksperymentach odpowiadających mocy fuzji rzędu 20-200 MW i dążeniu do dodatniego bilansu mocy samego procesu.
Czytaj też: Nowy sposób na wykorzystanie energii Słońca. Nie trzeba fotowoltaiki, by pozyskać wodór
Sam reaktor jest przy tym konstrukcją, która dobrze pokazuje absurdalną skalę problemu. Nadprzewodzące magnesy trzeba utrzymywać w temperaturach bliskich zeru absolutnemu, podczas gdy kilkadziesiąt centymetrów dalej kontrolowana jest plazma rozgrzana do ponad 100 milionów stopni Celsjusza. Pola magnetyczne utrzymują ją z dala od ścian komory próżniowej, wokół której powstają kolejne warstwy osłon termicznych i magnesów. Inżynierowie składają więc w praktyce maszynę, w której jednocześnie trzeba pogodzić ekstremalne gorąco, kriogenikę, próżnię i gigantyczne pola magnetyczne.
Jeszcze ciekawsze jest to, że BEST nie jest w Chinach samotną wyspą. Prywatny ENN Group rozwija sferyczny EXL-50U i właśnie poinformował o przekroczeniu 100 milionów reakcji syntezy na sekundę przy wykorzystaniu wodoru i boru-11. Jest to zupełnie inna droga niż klasyczna mieszanka deuteru i trytu, bo główna reakcja proton-bor prowadzi do powstawania cząstek alfa, a tym samym może radykalnie ograniczyć problem wysokoenergetycznych neutronów. Jednocześnie wymaga jeszcze trudniejszych warunków, więc na razie bardziej imponuje jako eksperyment niż kandydat na gotową elektrownię.
Właśnie ta równoległość wydaje mi się najważniejsza z punktu widzenia przyszłej technologii. Państwo buduje bowiem BEST, prywatny kapitał testuje alternatywne paliwa, a wokół całej dziedziny powstaje łańcuch dostaw nadprzewodników, magnesów i wyspecjalizowanych komponentów. Kierunek ten było zresztą widać już wcześniej przy chińskiej konsolidacji sektora fuzji.
EAST pokazał, że Chińczycy potrafią utrzymać plazmę
BEST nie powstaje od zera. Chińczycy mają już lata doświadczeń z tokamakiem EAST i zresztą w styczniu 2025 roku ustanowili na nim rekord, utrzymując plazmę w trybie wysokiego uwięzienia przy temperaturze przekraczającej 100 milionów stopni Celsjusza przez 1066 sekund, czyli prawie 18 minut. Dwa lata wcześniej rekord wynosił 403 sekundy, ale sam EAST nie był elektrownią, a rekord czasu nie oznaczał, że przez 1066 sekund Chiny produkowały darmowy prąd. Był dowodem, że da się długo kontrolować bardzo gorącą plazmę w warunkach interesujących z punktu widzenia przyszłego reaktora. BEST ma wziąć tę wiedzę i przesunąć granicę dalej.
Czytaj też: Pięciometrowy dron poleciał na akumulatorze, który od lat nie potrafił wyrwać się z laboratorium
Pisałem już przy eksperymencie Realta Fusion, że w pewnym momencie problemem przestaje być samo stworzenie plazmy, a zaczyna odebranie z niej energii i zrobienie z niej czegoś użytecznego. BEST będzie kolejną próbą wejścia właśnie w ten świat.
“Czysta energia” nie oznacza reaktora bez problemów
Fuzję często przedstawia się przy tym jako niemal idealne źródło energii i rzeczywiście ma ona kilka fundamentalnych przewag nad rozszczepieniem. Nie występuje bowiem tutaj samopodtrzymująca się reakcja łańcuchowa, którą trzeba nieustannie kontrolować, więc po utracie odpowiednich warunków reakcja po prostu wygasa. Nie powstają też wypalone pręty paliwowe i długowieczne odpady wysokoaktywne charakterystyczne dla klasycznych elektrowni jądrowych.
Czytaj też: Chińczycy mają ponad 100 milionów reakcji syntezy na sekundę. Energia powstaje tam inaczej niż u konkurencji
Nie znaczy to jednak, że reaktor deuterowo-trytowy jest całkowicie wolny od radioaktywności. Szybkie neutrony bombardują elementy konstrukcyjne i prowadzą do ich aktywacji, a sam tryt jest radioaktywnym izotopem wymagającym szczelnego obiegu oraz kontroli. ITER zakłada, że większość aktywowanych materiałów mogłaby po odpowiednim okresie przechowywania zostać ponownie wykorzystana, ale nadal pozostaje to problem inżynieryjny, którego nie można wykreślić jednym hasłem o “czystej energii”.
Fuzja nadal może się spóźnić. Tyle że przestała być wyłącznie marzeniem
Nie zakładałbym więc, że w 2030 roku ktoś w Hefei przekręci wielki przełącznik, a chińskie miasta rozświetli energia ze Sztucznego Słońca. Tak najpewniej nie będzie. Nawet udana demonstracja pozostawi przed inżynierami pytania o trwałość materiałów, produkcję i odzysk trytu, serwisowanie napromieniowanych elementów, sprawność całego obiegu cieplnego i przede wszystkim koszty.
Zmieniło się jednak coś znacznie ważniejszego. Fuzja przez większość mojego życia była opowieścią o tym, czy potrafimy ją w ogóle kontrolować. Teraz coraz częściej rozmawiamy o tym, jak zbudować wokół niej instalację energetyczną. Podobny sygnał dawał już Helion, przechodząc od fizyki do pozwoleń, działki i infrastruktury pod rzeczywisty obiekt. Oczywiście sam BEST może jeszcze zaliczyć opóźnienia, może nie osiągnąć wszystkich zakładanych parametrów i zdecydowanie nie zakończy wyścigu o komercyjną fuzję.
Jeśli jednak około 2030 roku z chińskiej instalacji rzeczywiście popłynie prąd uzyskany dzięki kontrolowanej fuzji, to nawet w czysto demonstracyjnej skali, będziemy mogli wskazać bardzo konkretny moment, w którym jedno z najstarszych energetycznych marzeń ludzkości zaczęło zamieniać się w zwyczajną inżynierię.
Źródła: Chinese Academy of Sciences, Xinhua
