Istraživanje Laboratorija za fiziku plazme na Princetoneu (PPPL) pruža nove dokaze da čestice bora, glavnog sastojka raznih sredstava za čišćenje u domaćinstvu, mogu poboljšati učinkovitost fuzijskih reakcija. Naime, da bi se to postiglo, pokazalo je istraživanje, dovoljno je boraksom premazati unutarnje komponente tokamaka.

Boraksom po tokamaku

Boraks ili natrijev borat, natrijev tetraborat ili dinatrijev tetraborat je mineral i sol borne kiseline. Na sobnoj temperaturi to je bijeli prah sastavljen od bezbojnih kristala koji se lako rastvaraju u vodi. Boraks ima vrlo široku primjenu, a najčešće se koristi kao sastojak za proizvodnju deterdženata i kozmetike.

Tokamak je pak fuzijski reaktor, stroj za proizvodnju toroidalnog magnetskog polja za razgraničenje plazme i jedan od najistraživanijih kandidata za proizvodnju kontrolirane termonuklearne fuzijske energije. 

"Naš eksperiment donosi ključne uvide u to kako djeluje ova tehnika", objašnjava fizičar Alessandro Bortolon, vodeći autor rada objavljenog u časopisu Nuclear Fusion. "Rezultati će pomoći razjasniti može li se kontrolirano ubrizgavanje bornog praha koristiti kao ispomoć učinkovitog rada budućih fuzijskih reaktora."

Fuzija kombinira lagane elemente u obliku plazme, vrućeg, nabijenog stanja tvari sastavljene od slobodnih elektrona i atomskih jezgri, u procesu koji može generirati ogromne količine energije. Znanstvenici nastoje iskoristiti fuziju koja pokreće Sunce i zvijezde kako bi stvorili gotovo neiscrpnu opskrbu energijom za proizvodnju električne energije.

Tehnika ubrizgavanja bora

Istraživači su otkrili da tehnika ubrizgavanja bora olakšava proizvodnju pouzdano visokih performansi plazme u tokamacima s unutarnjim komponentama obloženim laganim elementima poput ugljika, koji se obično koriste u današnjim uređajima. 

Istraživanje nadopunjuje prethodna otkrića eksperimenata njemačkog Instituta za fiziku plazme Max Planck. Ti su eksperimenti pokazali da tehnika ubrizgavanja bora omogućava pristup plazmi visokih performansi u tokamacima s unutrašnjošću presvučenom metalima poput volframa. Eksperimenti pružaju snažne dokaze da će tehnika ubrizgavanja bora osigurati dobre performanse plazme za niz fuzijskih strojeva.

Pokusi su potvrdili da tehnika ubrizgavanja dovodi do polaganja sloja bora unutar tokamaka. 

"Intuitivno biste pomislili da bi se bor, kad prah bora padne u plazmu, otopio i otišao negdje u tokamak. Ali nitko nikada nije pokušao potvrditi stvaranje sloja bora od strane same plazme. Ovo je prvi put da je to izravno prikazano i izmjereno ovom tehnikom", kaže Bortolon.

Injekcije bora u prahu

Sloj bora sprečava prijenos materijala iz unutarnjeg zida u plazmu, održavajući plazmu bez nečistoća koje bi mogle razrijediti glavno gorivo plazme. Manje nečistoća čini plazmu stabilnijom i smanjuje broj smetnji.

Tehnika ubrizgavanja mogla bi dopuniti ili čak zamijeniti trenutnu tehniku polaganja bora, koja zahtijeva isključivanje tokamaka na nekoliko dana. Tehnika boronizacije uključuje i otrovne plinove, no korištenje bornog praha uklanja ove probleme. 

"Ako koristite injekciju bora u prahu, ne morate prekidati sve procese i isključiti magnetne zavojnice tokamaka", objašnjava Bortolon. "Ne morate brinuti ni o rukovanju otrovnim plinovima. A to bi moglo biti značajno za buduće fuzijske uređaje."