Tokamaki so naprave, ki se uporabljajo pri fuziji z magnetno omejitvijo. Pri teh reakcijah se uporablja močno magnetno polje za nadzor in zadrževanje plazme vroče fuzije v jedru reaktorja. Plazma se segreje na visoke temperature z vbrizgavanjem nevtralnega žarka ali radiofrekvenčnim segrevanjem. Glavni cilj je ohraniti stabilno stanje plazme, v katerem se lahko neprekinjeno odvijajo fuzijske reakcije, kar zagotavlja neomejen vir energije.
Nedavna študija znanstvenikov iz Oakridge National Laboratory (ORNL), Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) in Tokamak Energy Ltd pomeni velik preboj v raziskavah fuzijske energije. Ekipa je dosegla temperature skoraj 100 milijonov stopinj Celzija, kar je potrebno za fuzijske elektrarne za proizvodnjo komercialne energije.
Poleg tega so v kompaktnem tokamaku dosegli visoke temperature, kar ni uspelo še nikomur!
V tej študiji so se znanstveniki osredotočili na izboljšanje pogojev delovanja sferičnega tokamaka z visokim poljem (ST), imenovanega ST40. V primerjavi z drugimi termonuklearnimi napravami se naprava ST40 odlikuje po manjši velikosti in sferični plazmi.
Ekipa je uporabila pristop, podoben tistemu, uporabljenemu v devetdesetih letih prejšnjega stoletja pri tokamaku TFTR, ki je ustvaril več kot 1990 milijonov vatov fuzijske moči. ST10 je deloval v toroidnem (v obliki krofa) magnetnem polju z intenziteto malo nad 40 tesla.
Za ogrevanje plazme je ekipa uporabila 1,8 milijona vatov visokoenergijskih nevtralnih delcev. Čeprav je plazemska razelektritev oziroma obdobje, ko so se aktivno odvijale termonuklearne reakcije, trajalo le 0,15 sekunde, je temperatura ionov v jedru dosegla več kot 100 milijonov stopinj Celzija.
Za merjenje ionskih temperatur je skupina uporabila transportno kodo TRANSP, razvito pri PPPL. Ta koda je uporabna, ker upošteva izmerjene temperaturne profile nečistoč in devterija, glavnega goriva, ki se uporablja v fuzijskih reaktorjih.
Ugotovili so, da temperaturno območje za nečistoče presega 8,6 keV (približno 100 milijonov stopinj Celzija), medtem ko je temperaturno območje za devterij blizu te vrednosti. Ta ugotovitev nakazuje, da je bila metoda ogrevanja, uporabljena v poskusu, učinkovita pri doseganju želenih visokih temperatur.
Rezultati dajejo optimizem za prihodnji razvoj termonuklearnih elektrarn na osnovi kompaktnih sferičnih visokopoljskih tokamakov. Ta napredek bi lahko vodil do učinkovitejših in ekonomsko izvedljivih rešitev na področju fuzijske energije, ki bi ponudile obetavno pot do trajnostne in čiste proizvodnje energije.
Preberite tudi: