Учени от лабораторията в Принстън постигнаха огромен напредък в областта на термоядрения синтез
Изследователите от Лабораторията по физика на плазмата в Принстън (PPPL) в Съединени американски щати направиха значима стъпка към реализирането на нуклеарен синтез. Екипът е определил оптималната компактност на незаредени или неутрални частици на ръба на плазмата, преди тя да стартира да се охлажда, което прави реакцията нестабилна.
Използвайки тази информация, екипът може да дефинира тъкмо какъв брой нуклеарно гориво може да добави, с цел да обезпечи постоянна мощ на реактора.
Тъй като светът търси по-нови и по-чисти източници на сила, термоядрените реактори се преглеждат като идната стъпка в надеждното обезпечаване на чиста сила. С цел да се възпроизведе енергийният развой на Слънцето, при нуклеарния синтез се основава гореща плазма, която слива водородни атоми в хелий и освобождава сила.
Макар, че теоретично това работи, учените са съумели да генерират повече сила от вложената единствено в няколко случая. Нещо повече, инсталацията, която понастоящем се изисква за генериране на сила въз основата на термоядрен синтез е прекомерно огромна, с цел да може да се употребява в комерсиална апаратура. Изследователите от PPPL работят върху малко по-различен вид реактор за нуклеарен синтез. Той може да помогне за основаването на по-малки по мярка реактори за нуклеарен синтез.
Какво съставлява литиевият токамак?
Изследователите нормално употребяват мощни магнитни полета за опити с термоядрен синтез. Целта им е да задържат водородната плазма навътре в съдове с форма на поничка, наречени токамак. В PPPL екипът е покрил вътрешните стени на своя токамак с литий. Според известието за пресата това трансформира държанието на стените на токамака, защото те задържат огромен % водородни атоми, които се отделят от плазмата. Това е опитът с литиев токамак – бета (LTX- ꞵ).
Без стена с литиево покритие доста водородни атоми се отразяват назад от стените на токамака в плазмата. Изследователите от PPPL към този момент са посочили, че поддържането на този брой на ниско равнище разрешава плазмата да остане гореща в края си и постоянна, като в същото време обезпечава повече пространство за придвижване вътре в реактора.
В новото си проучване екипът е определил оптималната компактност на неутралните частици на ръба на плазмата вътре в (LTX- ꞵ), преди ръбът да стартира да се охлажда.
Екипът допуска, че плътността на ръба на плазмата би трябвало да остане под равнището от 1 x 1019 m-3. Това е първият път, в който се дефинира такова равнище за (LTX- ꞵ).
Учените от PPPL Поддържане на равномерна температура в плазмата
В литиевия токамак горивото може да се прибавя по два метода. Чрез потребление на газови струи водород от ръба или посредством лъчение на неутрални частици. Чрез усъвършенстване на горивния поток екипът на PPPL има намерение да дефинира способ за поддържане на реакцията на синтез, който генерира сила по постоянен метод, която може да се доставя в мрежата.
За да се дефинира къде може да се ръководи реакцията на синтез, физиците нормално мерят температурата на ръба на плазмата и я съпоставят с нейното ядро. След това тези цифри се нанасят на графика и се изследва наклонът на линията.
Ако двете температури са сходни, линията е плоска и се назовава плосък температурен профил. Ако температурата в ръба е по-ниска от тази в ядрото, това се назовава пиков температурен профил.
Изследователите от PPPL са определили оптималната компактност на неутралните частици, която разрешава приемането на плосък температурен профил. Надхвърлянето на тази компактност на неутралните частици води до неустойчивост, известна още като режими на скъсване. Ако не се управляват, тези режими на скъсване могат да дестабилизират и да спрат реакцията на термоядрен синтез.
Сега откривателите употребяват траекториите на лъча, с цел да усилят оптимално нагряването на плазмата благодарение на неутралния лъч.
Резултатите от проучването са оповестени в списание Nuclear Fusion.
