Ang Tokamaks ay mga device na ginagamit sa pagsasanib na may magnetic confinement. Sa mga reaksyong ito, isang malakas na magnetic field ang ginagamit upang kontrolin at naglalaman ng mainit na fusion fuel plasma sa reactor core. Ang plasma ay pinainit sa mataas na temperatura sa pamamagitan ng neutral beam injection o radio frequency heating. Ang pangunahing layunin ay upang mapanatili ang isang matatag na estado ng plasma kung saan ang mga reaksyon ng pagsasanib ay maaaring mangyari nang tuluy-tuloy, na nagbibigay ng walang limitasyong pinagkukunan ng enerhiya.
Ang isang kamakailang pag-aaral ng mga siyentipiko sa Oakridge National Laboratory (ORNL), Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) at Tokamak Energy Ltd ay nagmamarka ng isang malaking tagumpay sa pagsasaliksik ng fusion energy. Ang koponan ay umabot sa temperatura na halos 100 milyong degrees Celsius, na kinakailangan para sa fusion power plants upang makagawa ng komersyal na enerhiya.
Bilang karagdagan, nakamit nila ang mataas na temperatura sa isang compact tokamak, na wala pang nagawa noon!
Sa pag-aaral na ito, ang mga siyentipiko ay nakatuon sa pagpapabuti ng mga kondisyon ng pagpapatakbo ng isang high-field spherical tokamak (ST) na tinatawag na ST40. Kung ikukumpara sa iba pang mga thermonuclear device, ang ST40 device ay nakikilala sa pamamagitan ng mas maliit na sukat nito at spherical plasma.
Gumamit ang team ng diskarte na katulad ng ginamit noong 1990s sa TFTR tokamak, na nakabuo ng higit sa 10 milyong watts ng fusion power. Ang ST40 ay nagpapatakbo sa isang toroidal (hugis-donut) na magnetic field na may intensity na higit sa 2 Tesla.
Upang painitin ang plasma, gumamit ang koponan ng 1,8 milyong watts ng high-energy neutral particle. Bagaman ang paglabas ng plasma, o ang panahon kung kailan aktibong nagaganap ang mga reaksiyong thermonuclear, ay tumagal lamang ng 0,15 segundo, ang temperatura ng mga ions sa core ay umabot sa higit sa 100 milyong degrees Celsius.
Upang sukatin ang mga temperatura ng ion, ginamit ng team ang TRANSP transport code na binuo sa PPPL. Ang code na ito ay kapaki-pakinabang dahil isinasaalang-alang nito ang sinusukat na mga profile ng temperatura ng mga impurities at deuterium, ang pangunahing gasolina na ginagamit sa mga fusion reactor.
Natagpuan nila na ang hanay ng temperatura para sa mga impurities ay lumampas sa 8,6 keV (mga 100 milyong degrees Celsius), habang ang hanay ng temperatura para sa deuterium ay malapit sa halagang ito. Iminumungkahi ng paghahanap na ito na ang paraan ng pag-init na ginamit sa eksperimento ay epektibo sa pagkamit ng ninanais na mataas na temperatura.
Ang mga resulta ay nagbibigay ng optimismo para sa hinaharap na pagbuo ng mga thermonuclear power plant batay sa compact spherical high-field tokamaks. Ang mga pag-unlad na ito ay maaaring humantong sa mas mahusay at matipid na mga solusyon sa larangan ng fusion energy, na nag-aalok ng isang promising path sa sustainable at malinis na produksyon ng enerhiya.
Basahin din: