Учени от Принстън обединиха два обещаващи метода за производство на енергия от термоядрен синтез

Учени от Лабораторията по физика на плазмата в Принстън към Министерството на енергетиката на САЩ успешно симулираха нов комбиниран метод за управление на плазмата при термоядрен синтез, показвайки как два обединени метода предлагат по-голяма гъвкавост.

Двата използвани метода са електронно циклотронно токово задвижване (ECCD) и прилагане на резонансни магнитни смущения (RMP). ECCD се използва в експериментите за термоядрен синтез с магнитно задържане за контрол и поддържане на тока на плазмата, докато прилагането на резонансни магнитни смущения (RMP) включва умишлено въвеждане на малки, контролирани магнитни смущения в плазмата.

„Това е нова идея.“

казва в официално изявление Цимин Ху, водещ автор на изследването

Изследването, публикувано в Nuclear Fusion показва, че въпреки че работата е многообещаваща, съществуват определени предизвикателства. Едно от тях е усъвършенстването на методите за минимизиране на изблиците на частици, известни като крайно локализирани режими (ELM) от плазмата, които могат да бъдат опасни.

Устройството, известно като токамак използва магнитни полета, за да задържи плазмата във формата на поничка. ELM-ите обаче могат да доведат до край на реакцията, като потенциално могат да повредят устройството в процеса.

„Най-добрият начин, който открихме, за да ги избегнем е чрез прилагане на резонансни магнитни смущения.“

каза Алесандро Бортолон

Как работи новият подход?

Първоначално приложените от токамака магнитни полета се движат около торообразната плазма като въже. Магнитните полета, създадени от RMP се преплитат и създават полета, известни като магнитни острови поради овалната си форма.

Островите в плазмата по принцип са нежелателни, защото ако са твърде големи, самата плазма може да се наруши. В експериментални условия обаче те могат да бъдат полезни.

Създаването на резонансни магнитни смущения, достатъчно големи, за да развият желаните магнитни острови в плазмата е предизвикателство. Именно тук ECCD се намесва с микровълнови лъчи. Те действат като специална съставка, която намалява тока, необходим за генериране на RMP, необходими за създаването на островите. С други думи, те правят процеса по-контролируем и също така усъвършенстват размера на островите за максимална стабилност на ръба на плазмата.

Потенциално въздействие върху устойчивото производство на енергия

„Хората смятат, че прилагането на локализиранo ECCD на ръба на плазмата е рисковано, защото микровълните могат да повредят компонентите в съда. Ние показахме, че това е осъществимо и демонстрирахме гъвкавостта на подхода. Това може да открие нови възможности за проектиране на бъдещи устройства.“

казва Ху

Комбинацията от тези два метода подобрява стабилността и контрола, което е от съществено значение за производството на енергия чрез реакции на термоядрен синтез.

Това би могло да означава намаляване на разходите за производство на енергия от термоядрен синтез в бъдещите устройства за термоядрен синтез в търговски мащаб, което ще ни позволи да намалим зависимостта си от изкопаеми горива и да смекчим последиците от изменението на климата. Накратко, това може да бъде стъпка към едно по-устойчиво бъдеще.