في اليوم الأخير من العملية ، سجل توكاماك معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) رقمًا قياسيًا جديدًا لضغط البلازما

حطم العلماء والمهندسون من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا الرقم القياسي العالمي الخاص بهم لضغط البلازما ، وهو مكون رئيسي لتوليد الطاقة من الاندماج في توكاماك. حقق المفاعل النووي Alcator C-Mod نتيجة 2.05 غلاف جوي ، وهو أعلى بنسبة 15٪ من السابق.

تم تنفيذ التجربة في اليوم الأخير من تشغيل Alcator C-Mod - 23 سبتمبر 2016. تمويل المشروع الانتهاء . يعمل مفاعل Alcator C-Mod في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا منذ 23 عامًا ، وخلال ذلك الوقت ، سجل مرارًا سجل ضغط بلازما في توكاماك. تم إنشاء الغلاف الجوي السابق في 1.77 في عام 2005.

C-mod هو مفاعل الاندماج النووي الحراري المضغوط الوحيد في العالم الذي يمكنه إنشاء مجال مغناطيسي عن طريق حث 8 تسلا - أقوى بـ 160 ألف مرة من المجال المغناطيسي للأرض. يسمح لك بإنشاء بلازما كثيفة ساخنة يمكن أن تكون مستقرة عند درجات حرارة أعلى من 80 مليون درجة مئوية.

لتحقيق تأثير قياسي ، أنشأ باحثو MIT مجالًا مغناطيسيًا بـ 5.7 تسلا. كان هذا كافياً لتسخين البلازما إلى 35 مليون درجة مئوية - درجة حرارة ضعف درجة حرارة النواة الشمسية. استغرق الأمر 4 ميغاوات من الطاقة لتسخين البلازما. خلال التجربة ، حدثت تفاعلات تخليق 300 تريليون في الثانية في البلازما.

قال ريكاردو بيتي ، الأستاذ في قسم الميكانيكا والفلك بجامعة روتشستر: "تؤكد هذه النتيجة أن الضغط العالي اللازم لحرق البلازما يمكن تحقيقه على أفضل وجه مع توكاماك المجال المغناطيسي العالي مثل C-Mod Alcator". بالإضافة إلى فيزيائيي معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) ، شارك علماء من مختبر فيزياء برينستون بلازما ، ومختبر أوك ريدج الوطني و General Atomics في تنظيم التجربة.

"هذا إنجاز رائع يسلط الضوء على برنامج Alcator C-Mod الناجح للغاية في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. قال ديل ميد ، نائب المدير السابق لمختبر فيزياء بلازما برينستون ، الذي لم يشارك مباشرة في التجربة: إن ضغط البلازما القياسي يقترب من الطاقة العملية للانصهار .


لكي يستمر تفاعل الاندماج النووي الحراري بنجاح على الأرض ، يحتاج المرء إلى معرفة كيفية الحفاظ على البلازما الساخنة (فوق 50 مليون درجة) في توكاماك في حالة مستقرة تحت ضغط مرتفع في حجم معين. هذا هو السبب في أن العلماء في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا يولون اهتمامًا خاصًا بهذا المتغير. يؤدي توكاماك الخاص بهم من حيث الضغط ، ولا يتم الانتباه إلا إلى متغيرين آخرين - الحجم ودرجة الحرارة. يثق موظفو معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا أنه إذا تمكن العلماء حول العالم من حل مشكلة الضغط ، فسيكون من الممكن القول أن ثلثي مسار الحصول على مصدر للطاقة النووية الحرارية قد تم تغطيته بالفعل.



الانصهار النووي الحراري هو نفس العملية التي تحدث في أحشاء الشمس. في الواقع ، النجم هو مفاعل نووي حراري طبيعي. الطاقة التي يتم إطلاقها أثناء التوليف كافية لإصدار تيارات قوية من الضوء والجسيمات. إذا كان من الممكن على الأرض إعادة إنتاج الظروف التي يمكن أن تتحد فيها نواتان ذريتان خفيفتان في نواة أثقل ، والتغلب على القوى البغيضة ، فستتمكن البشرية على المدى الطويل من استبدال محطات الطاقة النووية التقليدية. هذا الحل له مزايا عديدة. يتم استخراج مكونات الوقود الرئيسية - الديوتريوم والتريتيوم - من الماء والليثيوم. سوف تستمر الديوتريوم لدينا لملايين السنين ، والليثيوم لعدة مئات من السنين. بالإضافة إلى ذلك ، ستكون محطات الطاقة أكثر أمانًا. ستكون كثافة الوقود في مساحة التفاعل منخفضة جدًا: في حدود 1 جرام من وقود الديوتريوم / التريتيوم لكل 1000 متر مكعب.أي فشل سيبرد البلازما ويوقف التفاعل ، ولن يكون الإشعاع الديوتريوم والليثيوم والهيليوم الذي تم الحصول عليه أثناء التفاعل. التريتيوم فقط هو الخطر ، لكن عمر النصف هو 12.6 سنة فقط. سيتم إنتاجه واستخدامه في مفاعل نووي ، لذلك سيتم تصميم تصميم المحطات النووية بطريقة تتجنب إطلاقه. وأخيرًا ، في محطات الطاقة في المستقبل ، سيتم توليد الطاقة بدون وقود نووي مستنفد. هذا هو السبب في أن العلماء حول العالم يبذلون الكثير من الجهد لتحقيق الهدف ، على الرغم من حقيقة أن هذا قد يستغرق حتى اثنتي عشرة سنة.سيتم إنتاجه واستخدامه في مفاعل نووي ، لذلك سيتم تصميم تصميم المحطات النووية بطريقة تتجنب إطلاقه. وأخيرًا ، في محطات الطاقة في المستقبل ، سيتم توليد الطاقة بدون وقود نووي مستنفد. هذا هو السبب في أن العلماء حول العالم يبذلون الكثير من الجهد لتحقيق الهدف ، على الرغم من حقيقة أن هذا قد يستغرق حتى اثنتي عشرة سنة.سيتم إنتاجه واستخدامه في مفاعل نووي ، لذلك سيتم تصميم تصميم المحطات النووية بطريقة تتجنب إطلاقه. وأخيرًا ، في محطات الطاقة في المستقبل ، سيتم توليد الطاقة بدون وقود نووي مستنفد. هذا هو السبب في أن العلماء حول العالم يبذلون الكثير من الجهد لتحقيق الهدف ، على الرغم من حقيقة أن هذا قد يستغرق حتى اثنتي عشرة سنة.

اليوم ، العقبة الرئيسية هي حقيقة أن المفاعلات تستخدم طاقة أكثر مما تخلق. أثناء دوران البلازما الساخنة ، تحدث ومضات قصيرة ، والتي لا يمكن أن تتحملها tokamaks لفترة طويلة. 6 دقائق و 30 ثانية هو الرقم القياسي الذي تمكن توكاماك الفرنسي من تسجيله في عام 2003. من الناحية المثالية ، تحتاج إلى إنشاء مفاعل يمكن أن ينتج بلازما قائمة بذاتها. ولذلك ، فإن 35 دولة ، بما في ذلك روسيا والولايات المتحدة والصين والاتحاد الأوروبي ، تستثمر الآن في بناء مفاعل ITER في فرنسا ، والذي يجب أن يحل هذه المشكلة. قررت الحكومة الأمريكية ، المهتمة أيضًا بالبناء ، التخلي عن تمويل Alcator C-Mod لصالح ITER. في تنفيذ هذا المشروع ، في الواقع ، يتم استخدام أهم الإنجازات وأهمها ، والتي تم تحقيقها في التصاميم والمواد ل C-Mod.



الآن ، سيحاول فريق MIT للاندماج النووي استخدام موصلات فائقة جديدة ذات درجة حرارة عالية يمكنها إنتاج مجالات مغناطيسية أقوى بدون تدفئة واستهلاك للكهرباء. يجب أن تصبح هذه الموصلات الفائقة أساس تصميم المفاعل القوي القوي الميسور ، بسعة 270 ميجاوات. تشير التقديرات إلى أن ARC ستكون قادرة على إنتاج نفس كمية الطاقة التي تنتجها ITER ، ولكنها ستكون نصف الحجم.

Source: https://habr.com/ru/post/ar398453/