Tokamaks yra prietaisai, naudojami sintezei su magnetiniu uždarymu. Šių reakcijų metu galingas magnetinis laukas naudojamas kontroliuoti ir laikyti karšto sintezės kuro plazmą reaktoriaus šerdyje. Plazma kaitinama iki aukštos temperatūros neutralaus pluošto įpurškimu arba radijo dažnio kaitinimu. Pagrindinis tikslas yra išlaikyti stabilią plazmos būseną, kurioje sintezės reakcijos gali vykti nuolat, suteikiant neribotą energijos šaltinį.
Neseniai Oakridge nacionalinės laboratorijos (ORNL), Prinstono plazmos fizikos laboratorijos (PPPL) ir Tokamak Energy Ltd mokslininkų atliktas tyrimas žymi didelį proveržį sintezės energijos tyrimų srityje. Komanda pasiekė beveik 100 milijonų laipsnių Celsijaus temperatūrą, kuri yra būtina branduolių sintezės elektrinėms gaminti komercinę energiją.
Be to, kompaktiškame tokamake jie pasiekė aukštą temperatūrą, ko dar niekas nebuvo padaręs!
Šiame tyrime mokslininkai daugiausia dėmesio skyrė didelio lauko sferinio tokamako (ST), vadinamo ST40, veikimo sąlygų gerinimui. Palyginti su kitais termobranduoliniais įrenginiais, ST40 įrenginys išsiskiria mažesniu dydžiu ir sferine plazma.
Komanda naudojo metodą, panašų į tą, kuris buvo naudojamas 1990-aisiais TFTR tokamake, kuris generavo daugiau nei 10 milijonų vatų sintezės galios. ST40 veikė toroidiniame (spurgos formos) magnetiniame lauke, kurio intensyvumas buvo šiek tiek didesnis nei 2 teslos.
Plazmai pašildyti komanda panaudojo 1,8 milijono vatų didelės energijos neutralių dalelių. Nors plazmos iškrova, arba laikotarpis, kai aktyviai vyko termobranduolinės reakcijos, truko tik 0,15 sekundės, jonų temperatūra šerdyje siekė daugiau nei 100 milijonų laipsnių Celsijaus.
Jonų temperatūrai išmatuoti komanda naudojo TRANSP transportavimo kodą, sukurtą PPPL. Šis kodas yra naudingas, nes jame atsižvelgiama į išmatuotus priemaišų ir deuterio, pagrindinio branduolių sintezės reaktoriuose naudojamo kuro, temperatūros profilius.
Jie nustatė, kad priemaišų temperatūros diapazonas viršija 8,6 keV (apie 100 milijonų laipsnių Celsijaus), o deuterio temperatūros diapazonas yra artimas šiai vertei. Šis atradimas rodo, kad eksperimente taikytas šildymo metodas buvo veiksmingas norint pasiekti pageidaujamą aukštą temperatūrą.
Rezultatai suteikia optimizmo dėl ateities termobranduolinių elektrinių, pagrįstų kompaktiškais sferiniais tokamakais su dideliu lauku, plėtrai. Ši pažanga galėtų padėti rasti efektyvesnių ir ekonomiškai perspektyvesnių sprendimų sintezės energijos srityje, o tai būtų perspektyvus kelias į tvarią ir švarią energijos gamybą.
Taip pat skaitykite: