Такамакі - гэта прылады, якія выкарыстоўваюцца ў тэрмаядзерным сінтэзе з магнітным утрыманнем. У гэтых рэакцыях магутнае магнітнае поле выкарыстоўваецца для кантролю і ўтрымання паліўнай плазмы гарачага сінтэзу ў актыўнай зоне рэактара. Плазма награваецца да высокіх тэмператур з дапамогай ін'екцыі нейтральнага пучка або радыёчастотнага нагрэву. Асноўная мэта складаецца ў тым, каб падтрымліваць стабільны стан плазмы, у якім рэакцыі тэрмаядзернага сінтэзу могуць адбывацца бесперапынна, забяспечваючы неабмежаваную крыніцу энергіі.
Нядаўняе даследаванне, праведзенае навукоўцамі Окрыджскай нацыянальнай лабараторыі (ORNL), Прынстанскай лабараторыі фізікі плазмы (PPPL) і Tokamak Energy Ltd, азначае вялікі прарыў у даследаваннях тэрмаядзернай энергіі. Каманда дасягнула тэмпературы амаль у 100 мільёнаў градусаў Цэльсія, што неабходна для тэрмаядзерных электрастанцый для вытворчасці камерцыйнай энергіі.
Акрамя таго, яны дасягнулі высокіх тэмператур у кампактным такамаку, чаго яшчэ нікому не ўдавалася!
У гэтым даследаванні навукоўцы засяродзіліся на паляпшэнні ўмоў працы сферычнага токамака (ST) высокага поля пад назвай ST40. У параўнанні з іншымі тэрмаядзернымі прыборамі прылада ST40 адрозніваецца меншымі памерамі і сферычнай плазмай.
Каманда выкарыстала падыход, аналагічны таму, які выкарыстоўваўся ў 1990-х гадах на такамаку TFTR, які генераваў больш за 10 мільёнаў ват тэрмаядзернай энергіі. ST40 працаваў у тараідальным (у форме пончыка) магнітным полі з інтэнсіўнасцю крыху вышэй за 2 тэсла.
Для нагрэву плазмы каманда выкарыстала 1,8 мільёна ват нейтральных часціц высокай энергіі. Хоць плазменны разрад, або перыяд, калі актыўна адбываліся тэрмаядзерныя рэакцыі, доўжыўся ўсяго 0,15 секунды, тэмпература іёнаў у ядры дасягала больш за 100 мільёнаў градусаў Цэльсія.
Для вымярэння іённых тэмператур каманда выкарыстала транспартны код TRANSP, распрацаваны ў PPPL. Гэты код карысны, таму што ён улічвае вымераныя тэмпературныя профілі прымешак і дэйтэрыю, асноўнага паліва, якое выкарыстоўваецца ў тэрмаядзерных рэактарах.
Яны выявілі, што дыяпазон тэмператур для прымешак перавышае 8,6 кэВ (каля 100 мільёнаў градусаў Цэльсія), у той час як дыяпазон тэмператур для дэйтэрыю блізкі да гэтага значэння. Гэта адкрыццё сведчыць аб тым, што метад нагрэву, які выкарыстоўваўся ў эксперыменце, быў эфектыўным для дасягнення патрэбных высокіх тэмператур.
Атрыманыя вынікі даюць аптымізм для далейшага развіцця тэрмаядзерных электрастанцый на аснове кампактных сферычных высокапольных такамакаў. Гэтыя дасягненні могуць прывесці да больш эфектыўных і эканамічна жыццяздольных рашэнняў у галіне тэрмаядзернай энергіі, прапаноўваючы перспектыўны шлях да ўстойлівай і чыстай вытворчасці энергіі.
Чытайце таксама: