Топологията на магнитното поле, създавано от стеларатора Wendelstein 7-X (W7-X) бе проучена от екип немски учени и изследователя Сам Лазерсон (Samuel Lazerson) от лабораторията по физика на плазмата в Принстън.
Според физиците отклонението от зададената форма е по-малко от 10-4. Изследователите отбелязват, че този резултат, публикуван в Nature Communications, е важна стъпка, потвърждаваща годността на стеларатора като модел за бъдещите синтезни реактори.
Wendelstein 7-X (W7-X) представлява експериментален синтезен реактор тип стеларатор. За разлика от конвенционалните ядрени реактори, където енергията се освобождава заради реакциите на разпада на тежки ядра на по-леки, термоядрените (синтезни) реактори използват управляем термоядрен синтез, в които леки ядра "се събират" в по-тежки.
Досега са разработени две концепции за прилагане на контролирания термоядрен синтез:
- импулсни системи, в които малки мишени, съдържащи деутерий и тритий, се нагряват от мощни лазерни лъчи и
- квазистационарни системи, където нагряването и задържането на плазмата се осъществява от магнитно поле. Такива са стелараторите.
Схема на стеларатора Wendelstein 7-X (W7-X) . Вложените магнитни повърхности са показани в различни цветове, заедно с линиите на магнитното поле, която лежи на зелената повърхност. Конвекторите, които създават магнитните повърхности също са показани като плоските намотки са в кафяво, а тези намотки, които не са в една равнина - в сиво. Четири от пет външни намотки са показани в жълто. Петата намотка, която не е показана, е предната част на схемата. (Nature Communications, 2016)
Стелараторът е изобретен още през 50-те години на миналия век, но резултатите от първите експерименти да задържат и контролират високо температурната плазма се оказаха незадоволителни. Плазмата в стелараторите постоянно се "разплисква" - траекторията на частиците в първите опити силно се отклоняват от магнитни повърхности. Поради това тези видове реактори бяха заменени с по-сложните токамаци*. Както се изясни по-късно, причината за неуспехите на първите стеларатори се е състояла в несъвършенството на структурата на магнитните повърхности - например, появата на т. нар. магнитни острови. Появата на суперкомпютрите, които имат достатъчно изчислителна мощност за провеждане на много точни изчисления на конфигурациите на магнитното поле позволява на учените да се върнат към усъвършенстване на конструкцията на стелараторите.
През април 2005 година немски учени от института Макс Планк започнаха изграждането на W7-X. Той се състои от 50 свръхпроводящи ниобий-титаниеви бобини с височина около 3,5 м, които могат да създадат магнитно поле с индукция 3 тесла, задържащо плазма с температура 60-130 милиона градуса по Целзий.
Въпреки че Wendelstein 7-X няма да стане промишлен термоядрен реактор, успешните експерименти с него, ще потвърдят възможността за употреба на стелараторите за генериране на енергия чрез използване на контролиран термоядрен синтез.
Авторите на статията измерват топологията на магнитното поле, генерирано от външните намотки на стелараторите, за да се удедят, че на W7-X работи точно както е бил проектиран. За да направят това, те използват електронни оръдия, които излъчват снопове електрони по протежение на генерираното магнитно поле. Докато електроните се движат по траекториите, зададени от магнитните линии, учените правят разрез на полето - те прекарват прът с флуорезцентно покритие (ZnO: Zn) през магнитните линии, който започва да свети на местата на контакт с движещите се снопове електрони. Докато се движи на прътът, изследователите правят снимка на дълга експозиция, което позволява да се види топологията на магнитната повърхност.
"Разрез" на затворена магнитна повърхност, определен с помощта на техниката на флуоресцентния прът. (Nature Communications, 2016)
Експериментът показва добро съответствие между проектираните и създадените магнитни повърхности. Според изследователите отклонението, причинено от появата на магнитни острови (затворени области магнитни повърхности), е по-малко от 0.00001.
"Това е невероятна точност, при това важи не само за проектирането на термоядрената инсталация, но и за измерванията - коментира пред phys.org от един от авторите на работата. Подобно съответствие на оригиналния проект е изключително важна, защото то засяга колко устойчиво ще се задържа плазмата от W7-X.
Миналата година немските изследователи успяха да задържат хелиева плазма в рамките на 0,1 секунди.
*Думата „токамак“ (съкр. от руския израз „ТОроидальная КАмера в МАгнитных Катушках“) е експериментално устройство с тороидална форма, т.е. подобна на кравай, в което се създава и удържа термоядрена плазма. Главната цел на провежданите експерименти е да се постигне управляем термоядрен синтез, който е един от най-перспективните варианти за бъдещ енергийн източник.
Още по темата
Технологии
"Звездата в буркан" е най-ефективният синтезен реактор (видео)
Физика
Българка ръководи важна част от проекта на най-големия реактор за ядрен синтез
Физика
Китайският синтезен реактор постави нов рекорд от 102 секунди задържане на плазмата
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари