_ Crearea unui paradis insular într-un reactor de fuziune

În încercarea lor continuă de a dezvolta o serie de metode de gestionare a plasmei, astfel încât aceasta să poată fi utilizată pentru a genera electricitate într-un proces cunoscut sub numele de fuziune, cercetătorii de la Departamentul de Energie al SUA (DOE) Princeton Laboratorul de Fizică a Plasmei (PPPL) a arătat cum două metode vechi pot fi combinate pentru a oferi o mai mare flexibilitate.

În timp ce cele două metode – cunoscute sub denumirea de electron cyclotron current drive (ECCD) și aplicarea perturbațiilor magnetice rezonante (RMP) – au fost studiate de mult timp, aceasta este prima dată când cercetătorii au simulat modul în care pot fi utilizate împreună pentru a oferi un control îmbunătățit al plasmei.

„Aceasta este un fel de idee nouă”, a spus Qiming Hu, un fizician de cercetare al personalului. la PPPL și autorul principal al unei noi lucrări publicate în Nuclear Fusion despre lucrare, care a fost demonstrată și experimental. „Capacitățile complete sunt încă în curs de dezvăluire, dar lucrarea noastră face o treabă grozavă de a ne promova înțelegerea potențialelor beneficii.”

În cele din urmă, oamenii de știință speră să folosească fuziunea pentru a genera electricitate. În primul rând, ei vor trebui să depășească câteva obstacole, inclusiv metode de perfecționare pentru a minimiza exploziile de particule din plasmă, cunoscute sub denumirea de moduri localizate pe margine (ELM).

„Periodic, aceste explozii eliberează un pic de presiune pentru că este prea mult, dar aceste explozii pot fi periculoase”, a spus Hu, care lucrează pentru PPPL la DIII-D National Fusion Facility, o unitate pentru utilizatori DOE găzduită de General Atomics. DIII-D este un tokamak, un dispozitiv care folosește câmpuri magnetice pentru a limita o plasmă de fuziune sub formă de gogoși. ELM-urile pot pune capăt unei reacții de fuziune și chiar pot deteriora tokamak-ul, așa că cercetătorii au dezvoltat multe modalități de a încerca să le evite.

„Cea mai bună modalitate pe care am găsit-o de a le evita este prin aplicarea unor perturbații magnetice rezonante sau RMP, care generează câmpuri magnetice suplimentare”, a declarat fizicianul principal de cercetare al PPPL Alessandro Bortolon, care a fost unul dintre co-autorii lucrării.

Câmpurile magnetice aplicate inițial de vântul tokamak în jurul torului în formă de plasma, atât pe calea lungă - în jurul marginii exterioare, cât și pe calea scurtă - de la marginea exterioară și prin orificiul central. Câmpurile magnetice suplimentare create de RMP-uri călătoresc prin plasmă, țesându-se înăuntru și în afară ca o cusătură de canalizare. Aceste câmpuri produc câmpuri magnetice ovale sau circulare în plasmă numite insule magnetice.

„În mod normal, insulele din plasmă sunt foarte, foarte rele. Dacă insulele sunt prea mari, atunci plasma însăși poate perturba.”

Cu toate acestea, cercetătorii știau deja experimental că, în anumite condiții, insulele pot fi benefice. Partea grea este generarea de RMP-uri suficient de mari pentru a genera insulele. Aici intervine ECCD, care este practic o injecție cu fascicul de microunde. Cercetătorii au descoperit că adăugarea ECCD la marginea plasmei scade cantitatea de curent necesară pentru a genera RMP-urile necesare pentru a face insulele.

The Injecția cu fascicul de microunde a permis cercetătorilor să perfecționeze dimensiunea insulelor pentru o stabilitate maximă a marginilor plasmei. Metaforic, RMP-urile acționează ca un simplu comutator de lumină care pornește insulele, în timp ce ECCD acționează ca un comutator suplimentar de intensitate care le permite cercetătorilor să ajusteze insulele la dimensiunea ideală pentru o plasmă gestionabilă.

„Noastre. simularea ne perfecționează înțelegerea interacțiunilor în joc”, a spus Hu. „Când ECCD a fost adăugat în aceeași direcție cu curentul din plasmă, lățimea insulei a scăzut, iar presiunea pe piedestal a crescut. Aplicarea ECCD în direcția opusă a produs rezultate opuse, cu lățimea insulei crescând și scăzând presiunea pe piedestal sau facilitând deschiderea insulei.”

Cercetarea este de asemenea notabilă deoarece ECCD a fost adăugat la marginea plasmei în loc de miez, unde este utilizat în mod obișnuit.

„De obicei, oamenii cred că aplicarea ECCD localizată la marginea plasmei este riscantă, deoarece microundele pot deteriora componentele din vas”, a spus Hu. „Am demonstrat că este realizabil și am demonstrat flexibilitatea abordării. Acest lucru ar putea deschide noi căi pentru proiectarea dispozitivelor viitoare.”

Prin scăderea cantității de curent necesară pentru generarea RMP-urilor, această activitate de simulare ar putea duce în cele din urmă la scăderea costului producției de energie de fuziune în dispozitivele de fuziune la scară comercială ale viitorului.

(Fluierul)