(Едуард Мужевски/Гети Имиџис) Физичари који раде на типу фузионог реактора који се зове стеларатор све су ближе томе да заиста искористе моћ нуклеарна фузија .
Према новом документу, стеларатор Венделстеин 7-Кс у Немачкој је сада способан да задржи топлоту која достиже температуре двоструко веће од оних које се налазе у језгру Сунца. То значи да су физичари успели да смање губитак топлоте - велики корак напред у технологији стеларатора.
„Заиста је узбудљива вест за фузију да је овај дизајн био успешан“, рекао је физичар Новимир Паблант из Принстонске лабораторије за физику плазме (ПППЛ). „То јасно показује да се оваква оптимизација може урадити.“
Снага фузије је фокус напора за развој енергетике широм света. Теоретски, он се ослања на искориштавање енергије ослобођене када се језгра у плазми стапају да би се произвео тежи елемент: исти процес који се дешава у срцима звезда. Ако бисмо то могли да постигнемо, користи би биле огромне – чиста енергија великог излаза која је практично неисцрпна.
Међутим, то је лакше рећи него учинити. Фузија је изузетно енергичан процес, а обуздати га није лако. Енергија фузије је први пут истраживана 1940-их; деценијама касније, фузиони реактори још увек не производе толико енергије колико губе, са прилично значајном маргином – иако се јаз смањује.
Технологија фузијетренутно обара температурне рекордеје токамак – петља у облику крофне од плазме заробљена у љусци магнетних поља, која се покреће великом брзином у брзим импулсима. Релативна једноставност помаже да се задржи на високим температурама, али само у налетима.
Стеларатори су, с друге стране, засновани на невероватно сложеној конфигурацији магнета мапираних од стране вештачке интелигенције која може да управља плазмом како би је одржала да тече. Њих је прилично тешко дизајнирати и изградити, што је резултирало стелараторима који пропуштају прилично мало енергије произведене фузијом, у облику губитка топлоте.
Венделстеин 7-Кс. (Бернхард Лудевиг/Институт за физику плазме Макс Планк)
Тај губитак топлоте је резултат процеса тзв неокласични транспорт , у коме сударајући јони у фузионом реактору изазивају дифузију плазме напоље. Његов ефекат је већи у стелараторима него у токамацима.
Пошто токамаци имају своје неефикасности, истраживачи у ПППЛ-у и Макс Планк институту за физику плазме покушали су да обликују магнете у В7-Кс како би покушали да смање ефекте неокласичног транспорта. А сада су мерења, направљена помоћу инструмента који се зове рендгенски кристални спектрометар (КСИЦС), показала веома високе температуре у реактор.
Ово су подржана мерењима рекомбинационе спектроскопије размене наелектрисања (ЦКСРС), за која се сматра да су тачнија од КСИЦС мерења, али се не могу узети под свим условима.
Али са оба скупа података у сагласности, чини се да је стеларатор успео да постигне температуру од скоро 30 милиона Келвина.
Ово би било могуће, открио је тим, само да је дошло до наглог смањења неокласичног транспорта. Они су спровели моделирање како би утврдили колико би топлоте било изгубљено неокласичним транспортом да В7-Кс није оптимизован, и открили да је 30 милиона Келвина далеко ван терена.
'Ово је показало да је оптимизовани облик В7-Кс смањио неокласични транспорт и био је неопходан за перформансе виђене у В7-Кс експериментима', рекао је Паблант . 'То је био начин да се покаже колико је оптимизација важна.'
Овај узбудљиви резултат представља значајан корак напред у побољшању дизајна стеларатора, који ће информисати и обликовати будуће напоре.
То је такође значајан корак ка практичном фузионом реактору, иако има још много посла да се уради. За фузиони реактор да буде практичан , потребно је да има не само високе температуре, већ и одговарајућу густину плазме и пристојна времена затварања. Док су токамаци топлији, смањење изгубљене енергије осигурава да технологија стеларатора и даље може имати предност.
„Смањење неокласичног транспорта није једина ствар коју морате да урадите,“ рекао је Паблант . „Постоји читава гомила других циљева који се морају показати, укључујући стабилан рад и смањење турбулентног транспорта.“
Са различитим технологијама нуклеарних фузионих реактора који су тренутно у развоју, чини се да је само питање времена када ће једна од њих испоручити. Можда ће проћи још неко време док енергија генерисана фузијом не стигне до наших енергетских мрежа, али када то учини, могло би да промени свет.
В7-Кс је тренутно у фази надоградње и поново ће почети са радом 2022.
Истраживање је објављено у Природа .