Acum, ei cred că au răspunsul pentru un anumit scenariu.Totul face parte din munca laboratorului de a aduce energie de la fuziune la rețeaua de energie.

Pe baza descoperirilor recente care arată promisiunea de acoperire a suprafeței interioare a vasului care conține o plasmă de fuziune în lichid litiu, cercetătorii au determinat densitatea maximă a particulelor neîncărcate sau neutre la marginea unei plasme înainte ca marginea plasmei să se răcească și anumite instabilități să devină imprevizibile.Cunoașterea densității maxime pentru particulele neutre de la marginea unei plasme de fuziune este importantă, deoarece oferă cercetătorilor o idee despre cum și cât de mult să alimenteze reacția de fuziune.

Mediul unic al LTX-β

 LTX-β este unul dintre multele vase de fuziune din întreaga lume care ține plasma sub formă de gogoși folosind câmpuri magnetice.Astfel de vase sunt cunoscute sub numele de tokamaks.Ceea ce face acest tokamak special este faptul că pereții săi interiori pot fi acoperiți, aproape complet, cu litiu.Acest lucru schimbă fundamental comportamentul peretelui, deoarece litiul se menține pe un procent foarte mare din atomii de hidrogen care ies din plasmă.Fără litiu, mult mai mult hidrogen ar sări de pe pereți și înapoi în plasmă.La începutul anului 2024, echipa de cercetare a raportat că acest mediu de reciclare scăzut pentru hidrogen menține chiar marginea plasmei fierbinte, făcând plasma mai stabilă și oferind spațiu pentru un volum mai mare de plasmă.

Richard Majeski, un fizician principal de cercetare la PPPL și șeful LTX-β a spus: "Încercăm să arătăm că un perete de litiu poate activa un reactor de fuziune mai mic, care va se traduce printr-o densitate de putere mai mare.” În cele din urmă, această cercetare s-ar putea traduce în sursa de energie de fuziune rentabilă de care are nevoie lumea.

Odată cu noua lucrare, echipa LTX-β a publicat descoperiri suplimentare care arată relația dintre combustibilul pentru plasmă și stabilitatea acesteia.Mai exact, cercetătorii au descoperit densitatea maximă a particulelor neutre la marginea unei plasme în interiorul LTX-β înainte ca marginea să înceapă să se răcească, ceea ce poate duce la probleme de stabilitate.Cercetătorii cred că pot reduce probabilitatea anumitor instabilități menținând densitatea la marginea plasmei sub nivelul nou definit de 1 x 1019 m-3.Este prima dată când un astfel de nivel este stabilit pentru LTX-β și știind că este un pas mare în misiunea lor de a dovedi că litiul este alegerea ideală pentru o acoperire a peretelui interior într-un tokamak, deoarece îi îndrumă către cele mai bune practici pentru alimentarea cu plasmă.

În LTX-β, fuziunea este alimentată în două moduri: folosind pufături de hidrogen gazos de la margine și un fascicul de particule neutre.Cercetătorii perfecționează modul de utilizare a ambelor metode în tandem pentru a crea o plasmă optimă care va susține fuziunea pentru o lungă perioadă de timp în viitoarele reactoare de fuziune, generând în același timp suficientă energie pentru a o face practică pentru rețeaua electrică.

Metode de rafinare pentru menținerea unei temperaturi uniforme în plasmă

Fizicienii compară adesea temperatura de la marginea acesteia cu temperatura de bază pentru a evalua cât de ușor va fi de gestionat.Ei pun aceste numere pe un grafic și iau în considerare panta dreptei.Dacă temperatura la miezul interior și la marginea exterioară sunt aproape aceleași, linia este aproape plată, așa că ei numesc acest profil de temperatură plat.Dacă temperatura de la marginea exterioară este semnificativ mai mică decât temperatura de la miezul interior, oamenii de știință o numesc un profil de temperatură de vârf.

Santanu Banerjee, fizician de cercetare la PPPL și autor principal al noii lucrări, a explicat: "Echipa a determinat densitatea maximă a particulelor neutre dincolo de marginea unei plasme care încă permite un profil de temperatură cu marginea plată.Depășirea acestui număr de neutre la margine va scădea cu siguranță temperatura la margine și veți ajunge într-un profil de temperatură de vârf.”

"Aceeași densitate neutră este pragul pentru instabilitățile cunoscute sub numele de moduri de rupere.Dincolo de această densitate, modurile de rupere tind să se destabilizeze, să provoace amenințări la adresa plasmei și pot opri reacția de fuziune dacă sunt lăsate necontrolate”, a adăugat el.

Dacă instabilitățile devin prea mari, reacția de fuziune se va termina.Pentru a sprijini rețeaua electrică, cercetătorii găsesc cele mai bune modalități de a gestiona o plasmă de fuziune, astfel încât reacția să fie stabilă.

Banerjee și Majeski au lucrat cu câțiva alți cercetători la lucrare, inclusiv Dennis Boyle, Anurag Maan, Nate Ferraro, George Wilkie, Mario Podesta și Ron Bell de la PPPL.

Între timp, lucrările la proiect continuă.Inginerul PPPL Dylan Corl optimizează direcția în care fasciculul neutru, care este folosit pentru a încălzi plasma, este injectat în tokamak."Practic, creăm un nou port pentru el”, a spus Corl.El folosește un model 3D al LTX-β, testând diferite traiectorii ale fasciculului pentru a se asigura că fasciculul nu va atinge o altă parte a echipamentului, cum ar fi instrumentele utilizate pentru măsurarea plasmei."Găsirea celui mai bun unghi a fost o provocare, dar cred că îl avem acum”, a spus Corl.

***

Acesta este o relatare fascinantă a unei părți a efortului de a conține o plasmă la temperaturi și presiuni necesare unei reacții de fuziune.Ideea tokamakului a fost, pentru umilul tău scriitor, o nedumerire.Suprafața unei gogoși față de o sferă simplă este bună...Și comprimarea formei pare bine...Forma tokamak pare să amplifice problemele.Cu toate acestea, umilul tău scriitor nu este un fel de expert în aceste chestiuni.

Astfel, totul dezvoltat este interesant până la fascinație.Cel mai bun caz este că tokamak va fi un producător de energie într-o zi.Dacă acum, efortul va aduce o mulțime de cunoștințe și know-how care ar putea permite alte concepte sau modele.

Fuziunea pe pământ este o rază lungă, lungă, lungă.Ajungem acolo cu fiecare înțelegere a noii înțelegeri și cunoștințe.