Firma American Fusion ogłosiła osiągnięcie ekstremalnego ciśnienia w impulsowym układzie Texatron, co udało się również powtórzyć. Wartości na poziomie 32,6 GW wyglądają imponująco, jednak pochodzą one z jednego mikrosekundowego impulsu, a nie z pomiaru mocy elektrycznej ani dodatniego bilansu energii.
W ciągu ostatnich dni do ośrodka montażowego American Fusion dotarła przenośna komora próżniowa, która ma na celu rozszerzenie programu eksperymentów z Texatronem. Platforma bada zjawisko tzw. impulsowej kompresji magnetycznej plazmy, która ma być docelowo wykorzystywana w reakcjach deuteru z helem-3. Dotychczasowe testy pozwalały na osiągnięcie ciśnienia rzędu 100 tysięcy atmosfer, jednak brakowało pomiarów temperatury docelowej oraz energii uzyskanej z samej fuzji. Ogłoszone równolegle wyniki dla układów 500 kW i 5 MW są obliczeniami opartymi na przyjętych warunkach założeniowych. Niemniej jednak, wyniki te są obiecujące.
Mikrosekundowy ścisk
Tokamaki dążą do utrzymania bardzo gorącej, rozrzedzonej plazmy w toroidalnej komorze za pomocą silnych pól magnetycznych. Czas, przez który plazma jest uwięziona, jest kluczowym parametrem determinującym wynik reakcji. Texatron natomiast, zamiast długich okresów utrzymywania plazmy, koncentruje się na ścisłej plazmie, kompresowanej krótkim impulsem elektromagnetycznym. Docelowa faza maksymalnej kompresji ma trwać około jednej mikrosekundy. W tym czasie pole magnetyczne powstaje dynamicznie jako część samego impulsu, co oznacza, że konstrukcja nie wymaga stałego układu magnesów działających na pełne wartości pola.
Przy ciśnieniu 100 tysięcy atmosfer współczynnik beta wynosi jeden, co oznacza, że ciśnienie plazmy równa się ciśnieniu magnetycznemu, odpowiadającemu polu około 160 tesli. To uproszczony rachunek i nie wskazuje na montaż klasycznego magnesu o takiej indukcji przy komorze. Konkretne wymagania zależą od takich czynników, jak geometria pola, prąd plazmy, stopień kompresji oraz przebieg impulsu. Najtrudniejsze jest jednak osiągnięcie odpowiedniej temperatury, gęstości i czasu uwięzienia przy jednoczesnym zachowaniu stabilności plazmy.
Gigawaty? Tak, ale tylko przez chwilę
Firma porównała dwa warianty Texatronu przy tej samej temperaturze 700 milionów kelwinów, ciśnieniu 100 tysięcy atmosfer oraz mikrosekundowym czasie uwięzienia. Pierwszy z modeli, oznaczony jako 500 kW, korzysta z komory o średnicy około 28 cm oraz kolumny plazmy o średnicy 25,4 mm. Aktywna objętość 445 cm³ pomieściłaby około 1,88 x 10^20 jonów paliwa. Obliczenia wskazują, że w trakcie impulsu dochodzi do 1,3 x 10^15 reakcji, co daje łączną energię brutto na poziomie 3,9 kJ.

Większy wariant 5 MW ma komorę o średnicy około 58 cm oraz kolumnę plazmy o średnicy 50,8 mm i objętości 3720 cm³. Model zakłada 1,57 x 10^21 jonów, 1,1 x 10^16 reakcji oraz 32,6 kJ energii brutto w jednym impulsie. Przerażające 32,6 GW powstaje przez podzielenie tej energii przez jedną mikrosekundę, co opisuje jedynie chwilowe tempo jej wydzielania. Bez znajomości częstotliwości impulsów, energii zużywanej przez sprzęt oraz sprawności konwersji nie można określić ani średniej mocy, ani bilansu całego układu, dlatego na razie możemy tylko spekulować.
Nowa komora ma pomóc zbadać próg zapłonu
Wysokie ciśnienie samo w sobie nie wystarcza do wykazania zapłonu reakcji deuteru z helem-3. Kryterium Lawsona łączy ze sobą: gęstość plazmy, jej temperaturę oraz czas uwięzienia, a wszystkie te parametry muszą uzyskać odpowiednią kombinację w tym samym, szczególnym momencie. Energia generowana w reakcjach powinna przekraczać straty związane z promieniowaniem hamowania, transportem ciepła oraz niestabilnościami plazmy. Tylko wówczas można uzyskać samopodgrzewanie paliwa, a później szukać dodatniego bilansu w całości. Jak dotąd brakuje danych diagnostycznych i niezależnej weryfikacji wyników, ale wiadomo, że Texatron mógł być bliski osiągnięcia tych parametrów. Jednak pytanie, jak blisko znajdował się naprawdę, pozostaje otwarte.
Czytaj również: Fuzja jądrowa bliżej, niż myślimy. Oto nasz najnowszy sprzymierzeniec w walce o czystą energię.
Nowy układ próżniowy ma umożliwić badanie zachowania plazmy w zakresie 50–200 keV, co odpowiada temperaturze około 580 milionów do 2,3 miliardów kelwinów. Zespół zamierza sprawdzić, czy kompresja w ramach impulsów pozostaje wystarczająco stabilna, gdy zmieniają się warunki związane z temperaturą, gęstością i czasem uwięzienia. Analiza obejmie zarówno przewidywaną produkcję energii z fuzji, jak i promieniowanie hamowania oraz inne główne kanały strat. Następnie pomiary reakcji, energii wyjściowej i całkowitego kosztu energetycznego impulsu wskażą, czy Texatron może wyjść poza fazę eksperymentalną. Jesteśmy na dobrej drodze, ale do uzyskania pełnej informacji o tym, jak bardzo nam się udało, czeka nas jeszcze długa i kręta ścieżka.
















