Новая система восстанавливает защитный слой внутри токамака, не выключая его

Исследователи из Принстонской лаборатории физики плазмы (PPPL) показали, что разработанная ими система доставки борный порошок к термоядерному реактору стенки реактора непрерывно защищать и предотвращать деградацию плазмы. Его постепенное загрязнение вольфрамом вредно для общей реакции и представляет собой препятствие для построения практического термоядерный реактор Дар.

Умереть Термоядерная реакция способ производить дешевую, чистую и безопасную энергию. Однако из-за многочисленных технических трудностей человечеству пока не удалось построить термоядерный реактор, вырабатывающий больше энергии, чем в него подается, и поддерживающий процесс реакции в течение длительного периода времени.

В термоядерных реакторах наиболее распространенным типом является Токамак - растет Вольфрам использовал. Это связано с тем, что этот элемент очень устойчив к высоким температурам. Что плазма однако может повредить вольфрамовые стенки реактора, в результате чего вольфрам попадет в плазму и загрязнит ее. Бор защищает вольфрам от негативного воздействия и препятствует его попаданию в плазму. Кроме того, он поглощает нежелательные элементы, такие как Кислород, которые могут попасть в плазму из других источников. Эти элементы могут охлаждать Плазма и привести к остановке реакции.

Источник изображения: Википедия; Источник

Нам нужен был способ использовать реактор Бор мазать без этого магнитное поле токамака Эксперименты проводились на установке W Environment in Steady-State Tokamak (WEST), находящейся в ведении Французской комиссии по альтернативным источникам энергии и атомной энергии (CEA). Вольфрам является производным - является одним из немногих токамаки, стенки которого целиком сделаны из вольфрама. Также это устройство отличается рекордно продолжительным сроком службы. Время ответа вне. Он также был выбран в качестве испытательного полигона, потому что его сверхпроводящие магниты сделаны из материала, который будет использоваться для создания магнитов для будущих термоядерных реакторов.

Ядерный синтез (реакция синтеза) – это процесс, который истекает на солнце. Он включает в себя слияние более легких элементов с более тяжелыми с использованием большого количества Energie быть сгенерирован. Для плавления требуются очень высокие температуры. И именно эти высокие температуры представляют большую проблему, они достигают миллионов градусов и представляют опасность для материалов реактора, поэтому тугоплавкий вольфрам для защиты покрывают бором. Однако условия внутри реактора экстремальные, и защитный слой изнашивается. Его нужно применять повторно. Поэтому необходимо было разработать метод восстановления покрытия без частой остановки реактора. бор в одном рабочий токамак Вносить свой вклад — это как убирать квартиру, не нарушая повседневную жизнь. Это очень удобно, потому что вам не нужно тратить дополнительное время на уборку, — живо объясняет Альберто Галло из CEA.

Устройство, разработанное американцами, монтируется сверху токамака. Оно использует прецизионные приводыдля перемещения порошка из бункеров в вакуумную камеру токамака. Используемый механизм позволяет точно регулировать количество и скорость нанесения порошка. Устройство универсально и может работать не только с бором, но и с другими материалами. Поэтому он также будет полезен в термоядерных реакторах других конструкций. Это может быть очень полезно в будущем, говорит Боднер.

Результаты экспериментов удивили самих разработчиков устройства. Оказалось, что введенный бор не только защищает вольфрам. «Мы обнаружили, что добавление порошка таким образом, чтобы он был при более высокой температуре, увеличивало ограничение плазмы, что способствовало реакции», — добавляет Боднер. Это явление было особенно полезным, потому что оно происходило без возникновения неблагоприятного H-режим произошел. Это состояние, при котором удержание плазмы значительно увеличивается, вызывая нестабильность краевой плазмы (ELM — пограничные локализованные режимы) угрожает. ЭЛМ, в свою очередь, приводят к рассеиванию тепла за пределы плазмы, что снижает эффективность всей реакции и рискует повредить компоненты реактора. «Отличная новость, что мы можем обеспечить удержание плазмы так же хорошо, как в H-режиме, но без перехода в H-режим и риска создания ELM», — с энтузиазмом говорит Боднер.

В ближайшем будущем ученые планируют эксперименты, в которых они хотят проверить, какое количество добавленного бора на самом деле вызывает защитный слой образуется на стенках реактора. Эти знания позволят им понять, как система подачи порошка оптимизировать.