Tokamaky jsou zařízení používaná při fúzi s magnetickým omezením. Při těchto reakcích se používá silné magnetické pole k řízení a zadržování horkého fúzního palivového plazmatu v aktivní zóně reaktoru. Plazma se zahřívá na vysoké teploty injekcí neutrálního paprsku nebo radiofrekvenčním ohřevem. Hlavním cílem je udržet stabilní stav plazmatu, ve kterém mohou fúzní reakce probíhat nepřetržitě, což poskytuje neomezený zdroj energie.
Nedávná studie vědců z Oakridge National Laboratory (ORNL), Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) a Tokamak Energy Ltd znamená velký průlom ve výzkumu energie z jaderné syntézy. Tým dosáhl teplot téměř 100 milionů stupňů Celsia, což je nezbytné pro fúzní elektrárny k výrobě komerční energie.
V kompaktním tokamaku navíc dosáhli vysokých teplot, což se dosud nikomu nepovedlo!
V této studii se vědci zaměřili na zlepšení provozních podmínek sférického tokamaku (ST) s vysokým polem nazvaného ST40. Oproti jiným termonukleárním zařízením se zařízení ST40 vyznačuje menšími rozměry a sférickým plazmatem.
Tým použil přístup podobný tomu, který byl použit v 1990. letech u tokamaku TFTR, který generoval více než 10 milionů wattů fúzní energie. ST40 pracoval v toroidním (koblihovitém) magnetickém poli s intenzitou těsně nad 2 Tesla.
K ohřevu plazmy tým použil 1,8 milionu wattů vysokoenergetických neutrálních částic. Přestože plazmový výboj, respektive období, kdy aktivně probíhaly termonukleární reakce, trval jen 0,15 sekundy, teplota iontů v jádře dosáhla více než 100 milionů stupňů Celsia.
K měření iontových teplot tým použil transportní kód TRANSP vyvinutý v PPPL. Tento kód je užitečný, protože bere v úvahu naměřené teplotní profily nečistot a deuteria, hlavního paliva používaného ve fúzních reaktorech.
Zjistili, že teplotní rozsah pro nečistoty přesahuje 8,6 keV (asi 100 milionů stupňů Celsia), zatímco teplotní rozsah pro deuterium se této hodnotě blíží. Toto zjištění naznačuje, že metoda ohřevu použitá v experimentu byla účinná pro dosažení požadovaných vysokých teplot.
Výsledky dávají optimismus pro budoucí rozvoj termojaderných elektráren na bázi kompaktních kulových tokamaků s vysokým polem. Tyto pokroky by mohly vést k účinnějším a ekonomicky životaschopnějším řešením v oblasti energie z jaderné syntézy, která by nabídla slibnou cestu k udržitelné a čisté výrobě energie.
Přečtěte si také: