Американські вчені презентували сферичний токамак нового типу

(Фото: PPPL Office)

Принцтонський університет фізики плазми В даний час лабораторія працює над новим дизайном для fusion реактора. Вчені називають реактором «зіркою в банці». Дизайн самого банку дуже важливий. Від його форми і кількості інших параметрів залежить ефективність реактора.

Як правило, центральний елемент токамака схожий на каштан. Новий дизайн реактора Національного сферичної Torus Experiment (NSTX-U) нагадує яблуко. Найсучасніші сферичні токамаки у світі є NSTX-U у США та MAST у Великобританії. Згідно з розробниками, сферична токамак дозволяє при значно меншій вартості енергії, ніж у випадку традиційного токамака.

Справа в тому, що розмір отвору в центрі токамака, де плазма утворюється і зберігається в сферичних fusion реакторах може бути половиною як невелика схожа дірка в звичайному реакторі. У сферичному реакторі плазма високого тиску утворюється в порівняно слабкому магнітному полі, що вимагає значно менше енергії, ніж потрібно в стандартному аналогі.

Токамак (тороїдна камера з магнітними котушками) - це установка для магнітної плазмової затримки для досягнення умов, необхідних для контрольованої fusion. Плазма в токамакі проводиться не стінами камери, які не здатні витримати температуру, необхідну для термоядерних реакцій, але спеціально створеним комбінованим магнітним полем - тороїдальним зовнішнім і полоїдним полем струмового стоку уздовж плазми. У порівнянні з іншими установками, які використовують магнітне поле для проведення плазми, використання електричного струму є основною особливістю токамак. Поточний в плазмі забезпечує нагрівання плазми та збереження рівноваги плазми в вакуумній камері. Цей токамак, зокрема, відрізняється від столяратора, який є одним з альтернативних схем утримання, в яких створюються як тороїдні, так і полоїдні поля з використанням зовнішніх магнітних котушк.



Джерело: Econet.ru

Учені опублікували інформацію про свій проект у авторитетному науковому журналі «Адно Fusion». Поки експерти говорять, що це занадто рано говорити про створення повнорозмірного реактора, який можна використовувати для комерційних цілей. Це просто моделі реального fusion реактора. Але в такій моделі вже можна отримати першу енергію.

NSTX-U проведе тестові матеріали, які розглядаються в якості елементів конструкції для реактора fusion. Можливо, новий дизайн реактора зможе отримати самозбереження термоядерної реакції. Токамак NSTX-U виготовить тритіум, який також є паливом. Спочатку реактор буде потрібно навантажувати певну кількість кормового палива (деутерій (2H) і трицію (3H)). Вчені сподіваються, що реактор зможе синтезувати один атом водню для кожного атому тритію.

Особливий дизайн токамака забезпечить зовнішній вигляд магнітного поля спеціальної конфігурації. Це, в свою чергу, дозволить уникнути негативних наслідків впливу занадто високих температур на реактор. Різні елементи токамака можна витягувати самостійно для технічного обслуговування або ремонту. Технічна робота буде виконана за допомогою роботів, віддалено.

Надпровідні кільця замінять мідь в новому типі токамак. Така заміна буде мати як позитивний, так і негативний вплив. Позитивний аспект – зниження енергетичних витрат. Негативний - необхідний додатковий захист надпровідних кілець від температури і випромінювання. Через це потрібно трохи збільшити розмір установки. Завдяки новим високотемпературним провідникам, поточну щільність в них можна підняти. Це означає, що магнітний переріз для сферичної токамака буде зменшено. У центральній колонці можна розмістити ковдру, яка відповідає за «продукцію» тритію. Американські експерти кажуть, що зараз коефіцієнт відтворення тритію буде привезено до 1.04-1.1.



Ординарний токамак у вигляді каштану (ілюстрація: Вікімедіа)

«NSTX-U і MAST-U розширять поточні горизонти фізики, нададуть нову інформацію про високотемпературну плазму і наблизить до них терміни комерційних інсталяцій», – розповідає керівник проекту Стюарт Прагер. Він також стверджує, що в реакторі MAST, отримання високотемпературної плазми високої щільності буде проходити без проблем і негативних моментів для самої установки. Два токамакси є прототипами Facility Fusion ядерної науки, повномасштабним реактором fusion, який планується будувати протягом 15 років.

«Основна причина пошуку нового дизайну токамаксу – це надія провести ядерну реакцію з меншими ресурсами, ніж у разі роботи з стандартним токамаком», – розповідає один з учасників проекту. Це може бути те, що сферичні токамаки є бігунами повноцінних установок, які дадуть людству невичерпне джерело енергії. Можливо, час, коли зірка в банці почне давати енергію людства, знаходиться поруч.

Джерело: geektimes.ru/post/279910/