"Звездата в буркан" е най-ефективният синтезен реактор (видео)

Токамакът (тороидална камера с магнитни намотки), който може да се използва и за промишлено производство на енергия от контролиран термоядрен синтез е най-добрата тенология за тази цел, обявиха след анализ учени от Лабораторията по физика на плазмата в Принстън на сайта на университета.

Изследването е публикувано в списание Nuclear Fusion.

Да добиваме енергия от термоядрен синтез - процесът, който протича и в Слънцето - е възможно. Подобно на енергията на нашата звезда, тя ще бъде екологична, неизчерпаема и евтина.

Сред най-големите загадки в развитието на термоядрената енергия е най-добрата форма за магнитното съоръжение. Водещите кандидати са сферичните токамаци, компактни машини, които са с форма на ябълка, в сравнение с формата на обикновените токамаци, които са с форма на тороид или да речем, на геврек или пояс. Сферичната конструкция произвежда плазми с високо налягане - основният компонент за реакцията на синтез - с относително ниски и икономични магнитни полета.

И така, оптималната конструкция е сферичен токамак с много малка вътрешна кухина.

Тази конструкция позволява, според анализа, ефективно да се удържа и затопля плазмата. В нея е възможно достатъчното производство на тритий - рядък изотоп на водорода, необходим за термоядрената реакция, а стените на токамак с такава форма са по-малко податливи на повреди. 

Двата най-напреднали проекта за сферични токамаци в света днес са наскоро завършеният американски сферичен токамак NSTX-U (National Spherical Torus Experiment Upgrade) от Департамента на Принстън в Лабораторията по физика на плазмата в Принстън (PPPL) и Mega Ampere Spherical Tokamak (MAST), който се сглобява в Центъра за термоядрена енергия Кулъм в Обединеното кралство.

^{Реакторът NSTX-U на Лабораторията по физика на плазмата в Принстън. Проектът струва 94 млн долар}а.

NSTX-U развива два пъти по-голяма мощност и пет пъти по-дълъг импулс от своя предшественик. Daily Mail го нарича "звезда в буркан".

Един от ключовите въпроси за тази конструкция е размерът на дупката в центъра на токамака, която оформя плазмата. В сферичните токамаци, тази дупка може да бъде половината от размера на дупката в обикновените токамаци. Тези разлики се отразяват във формата на магнитното поле, което ограничава свръхгорещата плазма и имат голям ефект върху това как се държи плазмата.

^{Предизвикателствата, пред които са поставени конструкторите и физиците.}

За разлика от обикновените ядрени реактори, където се извършват реакции на разпад на тежки ядра в по-леки, в термоядрените реактори се извършват процеси на синтез (образуване) на тежки елементи от по-леки (например, хелий от изотопи на водород - деутерий и тритий). Това се постига чрез загряване на горивото до температури по-високи от 150 милиона ° C, образувайки гореща плазма.

В токамака плазмата се ограничава от силни магнитни полета далеч от стените, така че да не изстине и да не губи енергийния си потенциал. Магнитно поле е под формата на тороид, през който преминава електрически ток. Удържането на плазмата е благодарение на магнитното поле от електрическо вихрово поле, създавано от свръхпроводящи бобини около корпуса. 

Токамакът може да работи единствено в импулсен режим, докато основният му конкурент - стелараторът- може да работи в непрекъснат стационарен режим.

Плазмата трябва да се удържи за достатъчно дълъг период, за да се случи синтез и да има производство на енергия.

Сферичната конструкция посочва пътя към евентуално следващо поколение на синтезни реактори, които ще доразвият ITER, международен проект за токамак на 35 държави, сред които РАЩ, Русия и Китай и който се изгражда сега във Франция, за да демонстрира приложимостта на енергия чрез термоядрен синтез.

ITER е с токамак с формата на тороид и ще бъде най-големият в света, когато приключи в рамките на следващото десетилетие.

Още по темата

26/04/2016

Физика

Българка ръководи важна част от проекта на най-големия реактор за ядрен синтез

11/04/2016

Физика

Ученици сглобяват собствен синтезен реактор и правят експерименти (видео)

05/01/2016

Технологии

Възкръсна проектът за най-мощния реактор в света

24/10/2015

Технологии

Нов реактор в Германия може да предизвика революция в термоядрената енергетика