Преодолени са две ключови бариери за работата с реакцията на ядрен синтез - необходимо за оптимално производство на енергия: повишаване на плътността на плазмата и задържането на тази по-плътна плазма. Крайъгълният камък е още една стъпка към термоядрената енергия, въпреки че създаването на промишлен реактор все още няма да е скоро.
Един от основните пътища, които се изследват в усилията за постигане на термоядрена енергия, е използването на реакторите тип токамак. Те имат камера с форма на поничка, където плазмата, по-гореща от повърхността на нашето слънце, се задържа от огромни магнити.
Смятало се е, че има точка – известна като границата на Грийнуолд – над която не може да се повишава плътността на плазмата, без тя да избяга от хватките на магнитите, потенциално увреждайки реактора. Но повишаването на плътността е от решаващо значение за увеличаване на производителността, тъй като експериментите показват, че производителността на реакторите токамак нараства пропорционално на квадрата на плътността на горивото.
Сега Съйе Дин (Siye Ding) от General Atomics в Сан Диего, Калифорния, и колегите му са показали, че има начин да се повиши плътността на плазмата и доказват, че тя може да бъде стабилна, като пуснаха реактора токамак DIII -D в американската национална централа за термоядрен синтез (National Fusion Facility) за 2.2 секунди със средна плътност, която е с 20 % над границата на Грийнуолд. Въпреки че тази бариера е преминавана и преди с по-малка стабилност и за по-кратки времетраене, този експеримент се провежда с метрика, наречена H98(y,2) над 1.
H98(y,2) е сложна комбинация от измервания и стойности, която показва колко добре плазмата се задържа от магнитите, обяснява Джанлука Сари (Gianluca Sarri) от Университета "Куин" в Белфаст, със стойност 1,0 и по-висока, което означава, че плазмата се задържа успешно.
"Вече започваме да показваме някакъв вид стабилна работа, при която може постоянно да е в баланс", отбелязва Сари. "Това бе направено в малко съоръжение. Ако се вземат тези резултати и се екстраполират към по-голяма машина... тогава се очаква да бъдат постигнати за дълъг период от време ефективност и значително производство на енергия."
Експериментът DIII-D разчита на комбинация от подходи, които сами по себе си не са нови, разказва Сари, но заедно изглежда са създали обещаващ подход. Екипът използва по-висока плътност в сърцевината на плазмата във формата на поничка, за да увеличи енергията на изхода, като същевременно й позволи да се потопи в най-близките краища на контейнера, за да падне под границата на Гринуолд, като по този начин се избягва всякакво изпускане на плазма. Експериментаторите вкарват и газ деутерий в плазмата, за да успокоят реакциите на определени места.
Плазмената камера на DIII-D има външен радиус от само 1,6 метра и все още не се знае дали същият метод ще работи за ITER, следващото поколение токамак в процес на изграждане във Франция, който ще има радиус от 6,2 метра и се очаква да създава плазма скоро след 2025 г.
"Тези плазми са много сложни", обяснява Сари. "Една малка промяна в условията води до голяма промяна в поведението. И експериментално е по-скоро като подход проба-грешка, при който се опитват много различни конфигурации и се вижда коя е най-добрата. Всичко е свързано с принуждаването на плазмата да направи нещо, което е напълно против нейната природа и тя се съпротивлява да го направи."
Според Дин експериментът предвещава бъдещето на термоядрената енергия. "Много конструкции на реактори изискват едновременно високо ограничение и висока плътност. Сега за първи път експериментално това се реализира", коментира Дин. "Следващата стъпка е скъпа и в момента изследванията вървят в много различни посоки. Надявам се, че този документ ще помогне да се съсредоточат усилията в световен мащаб."
Работата е още една стъпка към практическа термоядрена електроцентрала, отбелязва Сари, но никой не трябва да очаква да види промишлен реактор през следващите пет или дори 10 години.
Справка: Ding, S., Garofalo, A.M., Wang, H.Q. et al. A high-density and high-confinement tokamak plasma regime for fusion energy. Nature (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-024-07313-3
Източник: Nuclear fusion experiment overcomes two key operating hurdles, New Scientist
Още по темата
Физика
Инерционен контролиран термоядрен синтез без лазери (видео)
Физика
Разработен е материал, който поглъща водород, изпуска го и предпазва стените на термоядрен реактор
Физика
Революционно откритие може да ускори появата на контролирана енергия от термоядрен синтез
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари