Login |  Nova registracija
|

Kompaktni fuzijski reaktor od jedva 3 stope u prečniku postigao je veliku prekretnicu Tehnologija

ST40 u izradi. (Tokamak Energy/YouTube)

Na slici: ST40 u izradi. (Tokamak Energy/YouTube)

Ioni unutar kompaktnog fuzijskog reaktora promjera jedva metar (manje od 3 stope) zagrijani su na magičnu brojku od 100 milijuna Celzijevih stupnjeva (oko 180 milijuna Fahrenheita) po prvi put u monumentalnom koraku prema tome da energija nuklearne fuzije postane praktična stvarnost.

Istraživači iz Tokamak Energy Ltd iz Ujedinjenog Kraljevstva, Nacionalnog laboratorija Princeton i Oak Ridge iz SAD-a i Instituta za istraživanje energije i klime u Njemačkoj, postigli su rekord na uređaju na sferičnom tokamaku (ST), koji za razliku od više kružnog ' staze u obliku krafne zagrijano gorivo ulazi u veće reaktore, zadržava plazmu u vrtlogu u obliku jabuke s jezgrom namijenjenom poboljšanju stabilnosti i praktičnosti proizvodnje električne energije.

Dijagram plazme u sfernom tokamaku. ( Tokamak Energy ltd./YouTube )
Na slici: Dijagram plazme u sfernom tokamaku. ( Tokamak Energy ltd./YouTube )

Nuklearna fuzija replicira temeljne procese u jezgri našeg Sunca i njemu sličnih zvijezda, istiskujući energiju iz stapanja manjih elemenata u veće. Ako to uspijemo napraviti kako treba – a to je prilično veliko ako – to bi moglo značiti praktički neiscrpan izvor energije, iako onaj koji još uvijek može nositi određene rizike.

Tamo gdje zvijezde imaju na raspolaganju ogromne količine gravitacije za spajanje elemenata i oslobađanje energije, mi smo prisiljeni oslanjati se na toplinu. Zapravo puno topline, što je nekoliko puta toplije od Sunčeve jezgre.

Kuhanje atomskih sastojaka, ili iona, na najmanje 100 milijuna stupnjeva Celzijusa (u suštini sve iznad 100 milijuna stupnjeva Kelvina, ili 8,6 kiloelektronvolta u energetskom smislu) ključno je za postizanje pravih pritisaka.

"Ionske temperature veće od 5 keV [kiloelektronvolti] nisu prije bile postignute ni u jednom ST-u i postignute su samo u mnogo većim uređajima sa znatno većom snagom grijanja plazme", pišu istraživači u svom objavljenom radu.

U ovom slučaju korišten je sferni tokamak nazvan ST40. Stavljajući po strani strojeve potrebne za siguran rad, sam reaktor ima samo 0,8 metara u promjeru, samo djelić većih tokamaka koji se mogu protezati nekoliko metara u promjeru.

Reaktor ST40. ( Energija tokamaka )

Na slici: Reaktor ST40. ( Energija tokamaka )

U usporedbi s većim fuzijskim reaktorima, ovi su manji uređaji jeftiniji za izgradnju, a potencijalno su učinkovitiji i stabilniji – sve prednosti ako želite učiniti tehnologiju komercijalno održivom. 

Istraživači su primijenili niz optimizacija kako bi dosegli novi temperaturni rekord, uključujući korištenje samog ST-a i načina na koji je plazma pripremljena u smislu načina na koji je zagrijavana i njezine gustoće elektrona.

Neke su tehnike posuđene iz eksperimenata 'supershot' provedenih 1990-ih u Tokamak Fusion Test Reactoru, koji je mnogo veći od ST40. U biti, pristup je uključivao dosta topline koja se primjenjuje u vrlo kratkom vremenu.

Drugi optimizacijski trik koji su primijenili znanstvenici bio je zagrijavanje pozitivno nabijenih iona više nego negativno nabijenih elektrona unutar plazme. Poznat kao način rada vrućih iona, pomaže povećati broj reakcija i učinak tokamaka.

"Ove su temperature postignute u scenarijima s vrućim ionima, gdje temperatura iona premašuje temperaturu elektrona, obično za faktor dva ili više", pišu istraživači.

Iako su ovo otkriće i drugi slični njemu svakako uzbudljivi, nuklearna fuzija je još uvijek u fazi testiranja s brojnim preprekama koje tek treba riješiti prije nego što se može smatrati praktičnim izvorom energije. Ne vjeruju svi da će proizvodnja energije nuklearnom fuzijom u konačnici biti moguća, s obzirom na tehničke izazove koji su uključeni.

Ti izazovi su također istaknuti ovdje: najviša temperatura je postignuta za samo 150 milisekundi. Dobar uspjeh u laboratoriju, ali nema puno vremena za praktički doprinos energetskoj mreži.

Ipak, svako nas otkriće dovodi bliže krajnjem cilju – a ovo je posebno značajno, s obzirom na to da su sferični tokamaci jedna od opcija koje najviše obećavaju za stvaranje reakcija nuklearne fuzije na način da potrebne energetske i ekonomske jednadžbe na kraju imaju smisla.

"Ovi rezultati po prvi put pokazuju da se ionske temperature relevantne za komercijalnu magnetsku zatvorenu fuziju mogu postići u kompaktnom visokom polju ST i da su dobar znak za fuzijske elektrane temeljene na visokom polju ST", pišu istraživači.

Istraživanje je objavljeno u Nuclear Fusion.


Izvor: https://www.sciencealert.com/a-compact-fusion-reactor-barely-3-feet-across-has-hit-a-huge-milestone 

Za komentiranje trebate biti prijavljeni. Prijavite se ili se registrirajte kao novi član.

Molimo Vas da ne šaljete neprimjerene komentare.

Ovaj tekst još nije komentiran. Budi prvi.