Tokamakid on seadmed, mida kasutatakse magnetiliselt sulatamisel. Nendes reaktsioonides kasutatakse reaktori südamikus kuuma termotuumasünteesi plasma kontrollimiseks ja hoidmiseks võimsat magnetvälja. Plasma kuumutatakse kõrge temperatuurini neutraalkiire süstimise või raadiosagedusliku kuumutamisega. Peamine eesmärk on säilitada stabiilne plasma olek, milles termotuumasünteesi reaktsioonid võivad toimuda pidevalt, pakkudes piiramatut energiaallikat.
Oakridge'i riikliku labori (ORNL), Princetoni plasmafüüsika labori (PPPL) ja Tokamak Energy Ltd teadlaste hiljutine uuring tähistab suurt läbimurret termotuumasünteesienergia uuringutes. Meeskond jõudis temperatuurini ligi 100 miljonit kraadi Celsiuse järgi, mis on vajalik termotuumaelektrijaamade jaoks kaubandusliku energia tootmiseks.
Lisaks saavutasid nad kompaktses tokamakis kõrged temperatuurid, mida keegi varem polnud teinud!
Selles uuringus keskendusid teadlased kõrge väljaga sfäärilise tokamaki (ST) ST40 töötingimuste parandamisele. Võrreldes teiste termotuumaseadmetega eristub ST40 seade väiksema suuruse ja sfäärilise plasma poolest.
Meeskond kasutas lähenemist, mis sarnanes 1990ndatel TFTR-i tokamakiga, mis tootis enam kui 10 miljonit vatti termotuumasünteesi võimsust. ST40 töötas toroidaalses (sõõrikukujulises) magnetväljas, mille intensiivsus oli veidi üle 2 Tesla.
Plasma soojendamiseks kasutas meeskond 1,8 miljonit vatti suure energiatarbega neutraalseid osakesi. Kuigi plasma tühjenemine ehk periood, mil termotuumareaktsioonid aktiivselt toimusid, kestis vaid 0,15 sekundit, ulatus ioonide temperatuur tuumas üle 100 miljoni kraadi Celsiuse järgi.
Ioonide temperatuuride mõõtmiseks kasutas meeskond PPPL-is välja töötatud TRANSP transpordikoodi. See kood on kasulik, kuna see võtab arvesse lisandite ja deuteeriumi, mis on termotuumasünteesireaktorites põhikütus, mõõdetud temperatuuriprofiile.
Nad leidsid, et lisandite temperatuurivahemik ületab 8,6 keV (umbes 100 miljonit kraadi Celsiuse järgi), samas kui deuteeriumi temperatuurivahemik on sellele väärtusele lähedane. See leid viitab sellele, et katses kasutatud kuumutusmeetod oli soovitud kõrgete temperatuuride saavutamisel tõhus.
Tulemused annavad optimismi kõrge väljaga kompaktsetel sfäärilistel tokamakidel põhinevate termotuumaelektrijaamade edasiseks arenguks. Need edusammud võivad viia tõhusamate ja majanduslikult elujõulisemate lahendusteni termotuumaenergia valdkonnas, pakkudes paljulubavat teed säästva ja puhta energia tootmiseks.
Loe ka: