14:39 2024-03-29 science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu

_ Fuziunea cu plasmă: Adăugarea de combustibil suficient la foc

_ Fuziunea cu plasmă: adăugarea doar suficient combustibil pentru foc

Cât combustibil putem adăuga focului, păstrând în continuare controlul? Metaforic vorbind, aceasta este întrebarea pe care și-a pus-o o echipă de la Laboratorul de Fizică a Plasmei Princeton (PPPL) al Departamentului de Energie al SUA în ultima vreme.

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 a acoperi suprafața interioară a vasului care conține o plasmă de fuziune în litiu lichid, 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 la marginea unei fuziuni. plasma este importantă deoarece oferă cercetătorilor o idee despre cum și cât de mult să alimenteze reacția de fuziune.

Cercetarea, care este prezentată într-o nouă lucrare în Nuclear Fusion, include observații, simulări numerice și analize de la experimentele lor în interiorul unui vas cu plasmă de fuziune numit Lithium Tokamak Experiment-Beta (LTX-β).

LTX-β este unul dintre multele vase de fuziune din întreaga lume care ține plasma în 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 în mod fundamental comportamentul peretelui, deoarece litiul ține un procent foarte mare din atomii de hidrogen care ies din plasmă.

Fără litiu, mult mai mult hidrogen ar sări de pe pereți și din nou 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.

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

Acum, 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 plasmei din 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 prin menținerea densității la marginea plasmei sub nivelul lor 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 plasmelor lor.

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.

Fizicienii compară adesea. temperatura de la marginea sa până la temperatura centrală 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.

„Echipa a determinat densitatea maximă a particulelor neutre dincolo de marginea unei plasme, care permite încă un profil de temperatură la 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”, a spus Santanu Banerjee, un fizician de cercetare la PPPL și autor principal al noii lucrări.

„Aceeași densitate neutră este pragul de instabilitate cunoscut sub numele de rupere. Dincolo de această densitate, modurile de rupere tind să devină destabilizate, să provoace amenințări la adresa plasmei și pot opri reacția de fuziune dacă sunt lăsate necontrolate.”

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 de la PPPL , Anurag Maan, Nate Ferraro, George Wilkie, Mario Podesta și Ron Bell.

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.

(Fluierul)

Inapoi