Atracția uimitoare este un obstacol în calea dezvoltării energiei sigure, curate și fără carbon

Oamenii de știință au descoperit efectul observat al inversării unei metode standard de combatere a unui obstacol major în calea producției de energie de fuziune pe Pământ. Teoreticienii de la Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) al Departamentului de Energie al SUA au sugerat să se facă exact opusul procedurii descrise pentru a îmbunătăți semnificativ rezultatele viitoare.

ruperea găurilor din plasmă

Problema, numită „moduri de mărunțire blocate”, apare în toate tokamak-urile de astăzi, care sunt instalații magnetice circulare în formă de tort concepute pentru a crea și controla forța de fuziune practic nelimitată care mișcă soarele și stelele. Modurile cauzate de instabilitate se rotesc cu modul încărcat la cald plasmăA patra stare a materiei alcătuită din electroni liberi și nuclee atomice Acest combustibil reacții de fuziuneGăurile lacrimogene sunt numite insule în câmpul magnetic care captează gazul, permițând căldurii principale să scape.

Aceste insule devin mai mari atunci când modurile se opresc să se rotească și se blochează, o rată de creștere care crește pierderea de căldură, reduce performanța plasmei și poate provoca turbulențe care permit energiei stocate în plasmă să o lovească și să o distrugă. tokamakpereții interiori. Pentru a evita astfel de riscuri, cercetătorii trimit acum microunde în plasmă pentru a stabiliza modurile înainte de a se putea opri.

Cu toate acestea, rezultatele PPPL sugerează cu tărie că cercetătorii stabilesc moduri în tokamak-uri mari de generație următoare după ce se blochează. a spus Richard Ness, doctorand în programul Princeton în fizica plasmei și autor principal al fuziune nucleară O lucrare care arată rezultatele surprinzătoare.

Un alt dezavantaj, a adăugat el, este că „aceste microunde își măresc lățimea prin refracția din plasmă, ceea ce face ca stabilizarea modului pe măsură ce se învârte astăzi să fie mai puțin eficientă, iar această problemă s-a agravat în ultimii ani”.

Aceste probleme sunt însoțite de faptul că, în viitorul mare al tokamak-urilor precum ITER, instalația internațională în construcție în sudul Franței, „plasma este atât de masivă încât rotația este mult mai lentă și aceste moduri se blochează foarte repede când sunt încă foarte mari. mic”, a spus Ness. „Deci ar fi mai eficient să schimbăm pachetul de instalare în marile tokamak-uri viitoare și să le lăsăm mai întâi să-l blocheze și apoi să-l instaleze.”

Această inversare ar putea facilita procesul de fuziune, pe care oamenii de știință din întreaga lume încearcă să-l reproducă. Procesul combină elemente luminoase într-o plasmă pentru a elibera cantități masive de energie. „Acest lucru oferă un mod diferit de a privi lucrurile și ar putea fi o modalitate mai eficientă de abordare a problemei”, a spus Alan Riemann, cercetător principal și coautor al lucrării. „Oamenii ar trebui să ia în serios posibilitatea de a permite insulelor să se închidă”, a spus Reimann.

Pe cale de a fi dezactivat

Tehnica recomandată astăzi în tokamak-uri nu este probabil să funcționeze, deoarece insulele în modul de ruptură cresc atât de repede și sunt atât de mari atunci când sunt închise în aceste instalații, încât plasmele sunt pe punctul de a se dezactiva odată blocate. De aceea, cercetătorii trebuie să folosească acum cantități mari de energie pentru a stabiliza tiparele cu prețul reducerii producției de fuziune. În schimb, creșterea lentă a morcovilor din noua generație de tokamak „lasă un drum lung de parcurs înainte să se producă un accident, așa că există suficient timp pentru a stabiliza situația”, a spus Ness.

Odată ce modurile viitoarelor tokamak-uri sunt implementate, microundele le pot viza direct, mai degrabă decât să le instaleze pe măsură ce se învârt pe lângă fasciculul cu microunde în instalațiile existente. „Aceste calcule teoretice arată eficiența a ceea ce propunem”, a remarcat Ness.

Ceea ce era nevoie acum, a spus el, sunt încercări pentru a testa cursul de acțiune propus. „Nu vrem să rulăm ITER și abia apoi să aflăm care strategie funcționează. Există o oportunitate reală de a explora fizica pe care o abordăm în dispozitivele actuale”.