Stellarators أكثر برودة من tokamaks

... في عيون وسائل الإعلام. بعد مقال في ScienceMag عن Wendelstein 7-X ، أصبح من الصعب التغلب عليه - في كل حديد كان هناك نجم ألماني عصري. حسنًا ، يبدو ، بالطبع ، في الفضاء.


Photo Wendelstein 7-X من Christian Lunig ، لكن هنا صوره من موقع البناء ITER. وهنا مجموعتي الصغيرة من الصور W 7-X

لكن قلة من الناس يدركون أن هذا التثبيت سيكون بعيدًا جدًا عن إنجازات توكاماك في التسعينيات ، ناهيك عن إمكانات ITER ، من حيث معلمات البلازما. كما تعلمون ، بالنسبة لتفاعل نووي حراري ، فإن المنتج الثلاثي مهم - التركيز على درجة الحرارة لفترة الاحتفاظ (أي معدل تسرب الحرارة) هو n * T * tau. تتميز أجهزة النجومية بقيم tau و T ضعيفة بتركيزات جيدة إلى حد ما - على وجه التحديد ، نحن نتحدث عن n = 10 ^ 20 جسيمًا لكل متر مكعب ، T = 4 kEv ، Tau - 1 ثانية. للمقارنة ، ITER هو 2 * 10 ^ 20 ، 15 kev ، tau = 10 ... 30 ثانية. يؤدي التكوين المعقد لبلازما النجوم إلى تفاقم عزلها الحراري ، وهذا هو الشاغل الأول لجميع مطوري المفاعلات النووية الحرارية.


طرق التشغيل المخطط لـ stellarator الألماني. ميغاوات هنا هي طاقة التسخين التي تحدد أوضاع التشغيل.

ونتيجة لذلك ، في المرحلة الأولى من التشغيل ، حتى عام 2019 ، ستكون W 7-x قابلة للمقارنة مع 80s tokamaks ، إلا أنها ستحتفظ بالبلازما لفترة أطول. حتى إذا تم تصميم هذا stellarator للعمل مع التريتيوم ، فإن قوة تفاعل جهاز التسخين الحراري لن ترتفع فوق ميغاواط واحد ، وهو أقل بشكل ملحوظ من المعلمات التي تم تحقيقها على JET tokamaks (حيث كانت طاقة التفاعل الحراري الحراري 70 ٪ من طاقة التسخين) و JT-60U (حيث الطاقة النووية الحرارية النظرية ستكون 110٪ من التسخين). دعني أذكرك أنه بالنسبة لـ ITER ، من المخطط أن يكون Pfus أكثر من 10 أضعاف على الأقل فوق Pth.
تكوين البلازما وترتيبها في جزر ألمانية

بالمناسبة ، أحد الجوانب غير السارة للعزل الحراري الضعيف لبلازما ذات تكوين معقد ، والتي يحتاجها النجمون للعمل ، هو ارتفاع درجة حرارة الهيكل. منذ السبعينيات ، كانت مفاعلات الاندماج تستخدم مفهوم المحول - وهو جهاز يتم تحويل جزء من البلازما إليه وتبريده وامتصاصه بواسطة المضخات - حتى يتم الحفاظ على نقائه ويتم تبديد الحرارة. لذا ، بالنسبة إلى النجوم النجمين حتى على نطاق صغير نسبيًا مثل W 7-X ، فإن الكثير من الطاقة تتدفق إلى المحول ، ويمثل توفير التبريد له مشكلة هندسية صعبة للغاية. في الوقت الحالي ، يتم تحديد مدة Wendelstein 7-X بدقة عن طريق المحول غير المبرد - لا يتحمل أكثر من 10 ثوانٍ. تأكد من أن تبريده مخطط له للترقية التالية.



توجيه الكابلات والأنابيب بعناصر النجمية

إذن ما الذي يدفع العلماء إلى الاستثمار في مفهوم ستيلرز (والجهاز الألماني يكلف دافعي الضرائب في أوروبا 1.1 مليار يورو)؟ بادئ ذي بدء ، حقيقة أن النجوم النجمية في بعض الجوانب أقرب إلى المفاعلات الصناعية من توكاماكس. الشيء الرئيسي هو إمكانية التشغيل المستمر دون أي صعوبات. اليوم ، يمكن أن تعمل توكاماك من المعلمات العالية فقط في الوضع الاستقرائي ، وهو نبض جوهري. تطوير tokamaks دائمة هي مهمة المستقبل. يمكن استدعاء ميزة أخرى من النجوم النجمية النقص العملي لانهيارات البلازما ، وهي الأحداث التي تؤثر بشدة على تصميم عناصر توكاماك. وأخيرًا ، يبدو لي ، أن التأمين ضد المخاطر الذي لا يفضي إلى ضجة مع tokamaks لن ينتهي بأي شيء (والذي ، بشكل عام ، يمكن توقعه من خلال محاولة تخيل تشغيل ITER كمحطات للطاقة).

حسنًا ، على الأرجح ، قبل نهاية العام ، سنرى أول عمليات إطلاق بلازما للوحش النجمية الألماني ، ونتمنى لك التوفيق في هذا الاتجاه.

Source: https://habr.com/ru/post/ar386399/