Токамаците са устройства, използвани в термоядрения синтез с магнитно задържане. При тези реакции се използва мощно магнитно поле за контролиране и задържане на горивната плазма от горещ синтез в активната зона на реактора. Плазмата се нагрява до високи температури чрез инжектиране на неутрален лъч или радиочестотно нагряване. Основната цел е да се поддържа стабилно състояние на плазмата, в което реакциите на синтез могат да протичат непрекъснато, осигурявайки неограничен източник на енергия.
Скорошно проучване на учени от Oakridge National Laboratory (ORNL), Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) и Tokamak Energy Ltd бележи голям пробив в изследванията на термоядрената енергия. Екипът достигна температури от близо 100 милиона градуса по Целзий, които са необходими на термоядрените електроцентрали за производство на търговска енергия.
Освен това те постигнаха високи температури в компактен токамак, което никой не беше правил досега!
В това проучване учените се съсредоточиха върху подобряването на работните условия на сферичен токамак с високо поле (ST), наречен ST40. В сравнение с други термоядрени устройства, устройството ST40 се отличава с по-малък размер и сферична плазма.
Екипът използва подход, подобен на този, използван през 1990-те години в токамака TFTR, който генерира повече от 10 милиона вата термоядрена мощност. ST40 работи в тороидално (с формата на поничка) магнитно поле с интензитет малко над 2 тесла.
За да загрее плазмата, екипът използва 1,8 милиона вата високоенергийни неутрални частици. Въпреки че плазменият разряд или периодът, когато активно протичаха термоядрени реакции, продължи само 0,15 секунди, температурата на йоните в ядрото достигна повече от 100 милиона градуса по Целзий.
За измерване на йонните температури екипът използва транспортния код TRANSP, разработен в PPPL. Този код е полезен, защото взема предвид измерените температурни профили на примеси и деутерий, основното гориво, използвано в термоядрените реактори.
Те установиха, че температурният диапазон за примеси надхвърля 8,6 keV (около 100 милиона градуса по Целзий), докато температурният диапазон за деутерий е близо до тази стойност. Това откритие предполага, че методът на нагряване, използван в експеримента, е ефективен за постигане на желаните високи температури.
Резултатите дават оптимизъм за бъдещото развитие на термоядрени електроцентрали, базирани на компактни сферични токамаци с високо поле. Този напредък може да доведе до по-ефективни и икономически жизнеспособни решения в областта на термоядрената енергия, предлагайки обещаващ път към устойчиво и чисто производство на енергия.
Прочетете също: