Пробив: Учени създадоха революционно устройство за термоядрен синтез с помощта на постоянни магнити
Екип от учени реализира огромен пробив в технологията за рандеман на сила посредством термоядрен синтез. Те организираха първия по рода си „ опит за термоядрен синтез„, употребявайки непрекъснати магнити. Това е една изнедадващо елементарна техника, която евентуално може да понижи цената на бъдещите електроцентрали за термоядрен синтез.
Екипът, основан в Лабораторията по физика на плазмата в Принстън (PPPL) към Министерството на енергетиката на Съединени американски щати (DOE) е пионер в създаването на този нов дизайн за термоядрена машина, наречена стеларатор.
Но какво съставлява стелараторът?
Стелараторите употребяват комплицирани магнитни полета, с цел да лимитират плазмата – това е прегрятото положение на материята, належащо за поддържане на термоядрените реакции, които зареждат слънцето и звездите. Ако се употребява на Земята, термоядреният синтез може да предложи несметен източник на чиста сила. И стелараторите и токамаците са устройства, предопределени за задържане на необикновено горещата плазма, нужна за нуклеарния синтез.
Основната разлика е в метода, по който се основава магнитното поле, което поддържа плазмата на място. Токамаците употребяват мощен ток, протичащ през самата плазма, дружно с външни намотки, до момента в който стелараторите разчитат само на комплицирани, усукани намотки за оформяне на полето. Това прави стелараторите по-стабилни от токамаците по своята същина и подобаващи за продължителна работа. Въпреки това понастоящем токамаците са по-добри в поддържането на плазмата гореща. Учените се надяват в бъдеще да употребяват стелараторите като електроцентрали, като евентуално възпроизведат процеса на термоядрен синтез, който протича в звезди като нашето Слънце.
Защо магнитите са значими
Традиционно стелараторите основават комплицираните си магнитни полета благодарение на точно конструирани и скъпи електромагнити. Иновативното устройство на екипа на PPPL, наречено MUSE обаче разчупва този модел.
Вместо на електромагнити, устройството разчита на непрекъснати магнити – същите, които се намират в хладилника ви. Това фрапантно опростява структурата.
„ Използването на непрекъснати магнити е изцяло нов метод за планиране на стеларатори. Тази техника ни разрешава бързо да тестваме нови хрумвания за задържане на плазмата и елементарно да конструираме нови устройства “.
обяснява дипломантът Тони Циан, чиито проучвания са основни за създаването на MUSE
Вляво: Някои от непрекъснатите магнити, които вършат допустима новаторската идея на MUSE. Вдясно: Близък проект на 3D-принтираната обвивка на MUSE. Интелигентният дизайн на MUSE не е обвързван единствено с достъпността. Учените са предполагали, че непрекъснатите магнити могат да се употребяват по този метод, само че са били нужни десетилетия, с цел да се оправи някой с това. Старши физикът в PPPL Майкъл Зарнсторф за първи път осъзнава капацитета им през 2014 година.
„ Осъзнах, че непрекъснатите магнити могат да генерират и поддържат магнитните полета, нужни за ограничение на плазмата, с цел да могат да се осъществят реакциите на термоядрен синтез. “
разкрива той
Предимството на стеларатора (и неговите проблеми в миналото)
Стелараторите имат преимущество пред известната различна структура на машина за термоядрен синтез, известна като токамак. Токамаците също употребяват магнитни полета, само че разчитат на електрически токове, протичащи в самата плазма. Тези токове могат да бъдат нестабилни, което затруднява поддържането на реакциите на термоядрен синтез. Стелараторите нямат този проблем, което им разрешава да работят непрестанно.
Уловката? Традиционните магнити на стелараторите са известни с това, че са сложни за планиране и произвеждане. Това инженерно предизвикателство е довело до изоставането на плана, макар евентуалното му преимущество. MUSE обаче би могъл да промени напълно играта със своите леснодостъпни и елементарно завършени магнити.
Ранни стадии на създаването на MUSE Дизайнът на MUSE въплъщава извънредно значимо теоретично свойство, наречено квазисиметрия. Това значи, че въпреки формата на стеларатора да наподобява неправилна, силата на магнитното му поле е удивително непрекъсната. Тази отмереност оказва помощ да се резервира плазмата в чист тип, което прави синтеза по-вероятен. MUSE е планиран по този начин, че да бъде извънредно квазисиметричен – надалеч надминавайки предходните стеларатори.
Сега екипът на PPPL се приготвя за опити за разбор на квазисиметрията на MUSE, които ще дадат значима визия за това какъв брой добре ще работи той в реалност. В последна сметка триумфът на MUSE предлага взор към бъдещето, в което термоядрените електроцентрали са по-достъпни и по-евтини, а непрекъснатите магнити играят основна роля в тази гражданска война на чистата сила.
