Учени преодоляха две основни пречки за постигането на почти неограничена енергия от термоядрен синтез

Учени са преодолели две ключови пречки пред производството на енергия от ядрен синтез, което може да проправи пътя за производство на почти неограничена чиста енергия.

Те са се уверили, че реакцията на термоядрен синтез преодолява двете пречки за работа в „идеална среда“ за оптимално производство на енергия – увеличаване на плътността на плазмата и задържане на плътната плазма.

Реакторът от тип „токамак“ се използва в цял свят за производство на енергия от реакции на термоядрен синтез. Реакторите имат вътрешна част с формата на поничка, която е покрита с магнити. Границата на Гринвалд е теоретично определена точка, отвъд която плътността на плазмата не може да се повиши, без тя да излезе от магнитите и да повреди самия реактор.

Учените от американската компания за енергетика и отбрана General Atomics твърдят, че са преодолели „Границата на Гринвалд“ в малък реактор от тип токамак.

Пробивът ще позволи създаването на по-плътна и по-добре ограничена плазма. Това е от решаващо значение за производството на енергия от термоядрен синтез в търговски мащаб.

Пробивът

В изследването, ръководено от Сийе Динг от General Atomics са използвани магнити и деутериев газ, за да се задържи свръхгореща плазма с 20 % над тази граница, без тя да излезе в продължение на 2,2 секунди.

Публикуваният от учените документ демонстрира стабилна плазма в токамак с линейно осреднена плътност с около 20 % над плътността на Гринвалд и качество на задържане на енергията с около 50 % по-добро от стандартния режим на високо задържане.

Според учените това е постигнато чрез използване на предимствата на засиленото потискане на турбулентния пренос, осигурено от високите градиенти на плътността в сценария с високополоидален бета режим.

Освен това експерименталните резултати показват интегриране на много ниски крайни преходни смущения с висока нормализирана плътност и ядро на ограничаване.

Експериментът DIII-D беше проведен в камера на токамак с радиус 1,6 метра. Това е значително по-малко от радиуса на Международния термоядрен експериментален реактор (ITER), който в момента се изгражда във Франция, който е 6,2 метра. Очаква се 23 000-тонният токамак ITER да бъде завършен през следвщата година и да генерира 10 пъти повече енергия, отколкото е необходима за нагряване на плазмата.

Последиците за генерирането на енергия от термоядрен синтез

Макар, че границата на Гринвалд е била преминавана и преди, макар и с по-малка стабилност и за по-кратко време, този път експериментът беше извършен с метрика, известна като H98(y,2) или над 1. Експериментът разчиташе на комбинация от подходи, които сами по себе си не бяха нови, но при комбинирането им дадоха обещаващи резултати.

По същество екипът използва по-висока плътност в сърцевината на плазмата с форма на поничка, за да увеличи мощността, като същевременно позволи тя да се потопи в краищата, намиращи се най-близо до предпазния съд, за да спадне под границата на Гринвалд, като по този начин се избегне всякакво изтичане на плазма.

Газът деутерий беше вкаран в плазмата, за да охлади реакциите на желаните места. Плазмената камера на DIII-D е значително по-малка от тази на ITER и все още предстои да се установи дали същите резултати могат да бъдат възпроизведени в последната.

Независимо от това постижението на учените от General Atomics все пак е значителна стъпка към изграждането на комерсиална термоядрена електроцентрала.

Изследването е публикувано в списание Nature.