Generale

Naučnici otkrivaju kako održavati stabilnu plazmu u fuzionim reaktorima


Istraživači su nedavno napravili ogroman skok približivši se koraku stabilnoj fuzijskoj nuklearnoj energiji. Otkrili su način za stabilizaciju plazme u fuzionim reaktorima, sprečavajući tako osciliranje temperatura i gustina.

Smatra se da je nuklearna fuzija odgovor na pružanje neiscrpne zelene energije sve dok istraživači mogu kontrolirati ovu vrstu izvora energije. I sada se čini da su oni bliži stabilizaciji plazme u fuzijskim reaktorima, iako je to kroz simulacije!

Nedavno je grupa istraživača u New Jerseyu iz američkog Odjela za energiju Laboratorija za fiziku plazme Princeton sa Univerziteta Princeton provela nekoliko simulacija, pokušavajući stabilizirati plazmu u fuzijskim reaktorima. Eto, otkrili su način kako to učiniti!

Poznata je činjenica da je plazma jedno od stanja materije. Ako govorimo o našim tipičnim situacijama na zemlji, plazma ne može postojati kao tečna, čvrsta ili plinska tvar. Suprotno tome, nalazi se prirodno u zvijezdama u velikim količinama.

Na Zemlji su naučnici sposobni generirati plazmu ili ovo izuzetno vruće stanje materije koje nastaje u fuzijskim reaktorima od visoko nabijenih čestica. To je, doduše, izazovni proces stabiliziranja plazme.

Češće nego ne, utvrđeno je da plazma oscilira u gustoći i temperaturama, a zbog toga se generalno zaustavlja reakcija nuklearne fuzije - proces koji se naziva pilasta nestabilnost i koji nastaje kada struja postane dovoljno jaka da destabilizira i zaustavi reakcije.

Međutim, naučnici iz New Jerseyja možda su jednostavno pronašli način za stabilizaciju plazme simulacijom u nuklearnim fuzijskim reaktorima. Istraživači su slijedili primjere koje su postavile zvijezde u svemiru i pokušali su ponoviti te iste procese u nekoliko fuzijskih reaktora.

U reaktorima se pregrijani atomi vodonika suspendovani u plazmi ruše jedni u druge, što rezultira cijepanjem atoma na visoko nabijene ione i elektrone. Joni i elektroni se zatim stapaju formirajući helij.

Ovaj proces generira velike količine topline i energije koje se mogu iskoristiti za proizvodnju električne energije.

Da bi zadržao struju u jezgri plazme, reaktor koristi mehanizam za pumpanje magnetnog fluksa. Ovo takođe održava stabilnost nekih plazmi kako bi se reakcije odvijale, a ne zaustavljale.

Ako prođemo kroz najnovije simulacije, dva hibridna scenarija mogu potaknuti pumpanje magnetskog fluksa. Jedan je scenarij u kojem je plazma stabilna (H-način), dok je drugi scenarij u kojem plazma istječe neku vrstu energije (L-način).

U simulacijama PPPL, pumpanje fluksa razvijeno je s hibridnim scenarijem gdje struja ostaje ravna u jezgri plazme, a pritisak u plazmi je dovoljno visok. Kombinacija rezultira 'kvazi-izmjeničnim načinom' koji miješa plazmu dok deformira magnetsko polje.

Ovaj efekt miješanja osigurava da struja održava ravnost, istovremeno izbjegavajući mogućnost stvaranja nestabilnosti pilastih zuba.

Ovo istraživanje vodila je Isabel Krebs, postdoktorska istraživačka saradnica, koja je govorila o budućim primjenama ovog otkrića rekavši: "Ovaj mehanizam može biti od velikog interesa za buduće velike fuzijske eksperimente kao što je ITER."

Jasno je da je ovaj proboj u stabilizaciji plazme korak u dobrom smjeru prema zelenilu u budućnosti.

Detalji ovog novog istraživanja objavljeni su u Fizika plazme časopis.


Pogledajte video: Plazma 2 (Oktobar 2021).