Tokamaks არის მოწყობილობები, რომლებიც გამოიყენება შერწყმაში მაგნიტური შეზღუდვით. ამ რეაქციებში მძლავრი მაგნიტური ველი გამოიყენება რეაქტორის ბირთვში ცხელი შერწყმის საწვავის პლაზმის გასაკონტროლებლად და შესანახად. პლაზმა თბება მაღალ ტემპერატურამდე ნეიტრალური სხივის ინექციის ან რადიოსიხშირული გათბობით. მთავარი მიზანია შეინარჩუნოს სტაბილური პლაზმური მდგომარეობა, რომელშიც შერწყმის რეაქციები შეიძლება მუდმივად მოხდეს, რაც უზრუნველყოფს ენერგიის შეუზღუდავი წყაროს.
Oakridge National Laboratory-ის (ORNL), პრინსტონის პლაზმის ფიზიკის ლაბორატორიის (PPPL) და Tokamak Energy Ltd-ის მეცნიერთა მიერ ბოლოდროინდელი კვლევა აღნიშნავს სინთეზის ენერგიის კვლევაში მნიშვნელოვან მიღწევას. გუნდმა მიაღწია თითქმის 100 მილიონი გრადუს ცელსიუს ტემპერატურას, რაც აუცილებელია სინთეზური ელექტროსადგურებისთვის კომერციული ენერგიის წარმოებისთვის.
გარდა ამისა, მათ მიაღწიეს მაღალ ტემპერატურას კომპაქტურ ტოკამაკში, რაც აქამდე არავის გაუკეთებია!
ამ კვლევაში მეცნიერებმა ყურადღება გაამახვილეს მაღალი ველის სფერული ტოკამაკის (ST) ფუნქციონირების პირობების გაუმჯობესებაზე, სახელწოდებით ST40. სხვა თერმობირთვულ მოწყობილობებთან შედარებით ST40 მოწყობილობა გამოირჩევა უფრო მცირე ზომის და სფერული პლაზმით.
გუნდმა გამოიყენა მსგავსი მიდგომა, რომელიც გამოიყენებოდა 1990-იან წლებში TFTR tokamak-ში, რომელმაც გამოიმუშავა 10 მილიონ ვატზე მეტი შერწყმის სიმძლავრე. ST40 მუშაობდა ტოროიდულ (დონტის ფორმის) მაგნიტურ ველში, რომლის ინტენსივობა 2 ტესლაზე ოდნავ აღემატება.
პლაზმის გასათბობად ჯგუფმა გამოიყენა 1,8 მილიონი ვატი მაღალი ენერგიის ნეიტრალური ნაწილაკები. მიუხედავად იმისა, რომ პლაზმური გამონადენი, ანუ პერიოდი, როდესაც თერმობირთვული რეაქციები აქტიურად მიმდინარეობდა, მხოლოდ 0,15 წამს გაგრძელდა, ბირთვში იონების ტემპერატურა 100 მილიონ გრადუს ცელსიუსზე მეტს აღწევდა.
იონის ტემპერატურის გასაზომად ჯგუფმა გამოიყენა PPPL-ში შემუშავებული TRANSP სატრანსპორტო კოდი. ეს კოდი სასარგებლოა, რადგან ის ითვალისწინებს მინარევების და დეიტერიუმის გაზომილ ტემპერატურულ პროფილებს, ძირითად საწვავს, რომელიც გამოიყენება შერწყმის რეაქტორებში.
მათ აღმოაჩინეს, რომ მინარევების ტემპერატურის დიაპაზონი აღემატება 8,6 კევ-ს (დაახლოებით 100 მილიონი გრადუსი ცელსიუსი), ხოლო დეიტერიუმის ტემპერატურის დიაპაზონი ამ მნიშვნელობასთან ახლოსაა. ეს აღმოჩენა ვარაუდობს, რომ ექსპერიმენტში გამოყენებული გათბობის მეთოდი ეფექტური იყო სასურველი მაღალი ტემპერატურის მისაღწევად.
შედეგები იძლევა ოპტიმიზმს თერმობირთვული ელექტროსადგურების სამომავლო განვითარებისთვის, რომელიც დაფუძნებულია კომპაქტურ სფერულ მაღალ ველზე ტოკამაკებზე. ამ მიღწევებმა შეიძლება გამოიწვიოს უფრო ეფექტური და ეკონომიკურად მომგებიანი გადაწყვეტილებები შერწყმის ენერგიის სფეროში, რაც გვთავაზობს პერსპექტიულ გზას მდგრადი და სუფთა ენერგიის წარმოებისკენ.
ასევე წაიკითხეთ: