Des scientifiques américains ont introduit un nouveau type de tokamak sphérique

Expérience du tore sphérique national (NSTX-U) (Photo: Bureau PPPL)

Le Laboratoire de physique des plasmas de l'Université de Princeton travaille actuellement sur une nouvelle conception de réacteur à fusion. Les scientifiques appellent leur réacteur "une étoile dans une banque". De plus, la conception des "banques" est très importante. L'efficacité du réacteur dépend de sa forme et d'un certain nombre d'autres paramètres.

En règle générale, l'élément central du tokamak est comme un beignet. La nouvelle conception du réacteur NSTX-U (National Spherical Torus Experiment) ressemble plus à une pomme. À ce jour, les tokamaks sphériques les plus avancés au monde sont le NSTX-U aux États-Unis et le MAST au Royaume-Uni. Selon les développeurs, un tokamak sphérique permet une réaction de fusion nucléaire à des coûts énergétiques bien inférieurs à ceux du tokamak traditionnel.

Le fait est que la taille du trou au centre du tokamak, où le plasma est formé et maintenu dans des réacteurs thermonucléaires sphériques, peut être la moitié de celle d'un trou similaire dans un réacteur conventionnel. Dans un réacteur sphérique, le plasma à haute pression se forme dans un champ magnétique relativement faible, qui nécessite beaucoup moins d'énergie pour créer que ce qui est nécessaire dans un analogue standard.

Tokamak (chambre toroïdale à bobines magnétiques) - installation de confinement magnétique du plasma afin de réaliser les conditions nécessaires au déroulement de la fusion thermonucléaire contrôlée. Le plasma dans un tokamak n'est pas retenu par les parois de la chambrequi ne sont pas capables de résister à la température nécessaire aux réactions thermonucléaires, et par un champ magnétique combiné spécialement créé - un champ toroïdal externe et poloïdal de courant traversant le cordon de plasma. Comparé à d'autres installations utilisant un champ magnétique pour contenir le plasma, l'utilisation du courant électrique est la principale caractéristique du tokamak. Le courant dans le plasma permet de chauffer le plasma et de maintenir l'équilibre du cordon de plasma dans la chambre à vide. Ce tokamak, en particulier, diffère du stellarateur , qui est l'un des schémas de confinement alternatifs dans lesquels les champs toroïdal et poloïdal sont créés à l'aide de bobines magnétiques externes.


Source: econet.ru Les

scientifiques ont publié des informations sur leur projet dans une publication scientifique faisant autoritéLa fusion nucléaire par . Jusqu'à présent, les experts disent qu'il est trop tôt pour parler de la création d'un réacteur de grande taille pouvant être utilisé à des fins commerciales. Ce ne sont que des modèles d'un véritable réacteur à fusion. Mais dans un tel modèle, la première énergie peut déjà être obtenue.

NSTX-U testera des matériaux qui sont considérés comme des éléments structurels appropriés pour un réacteur à fusion. Il est possible que dans un réacteur d'une nouvelle conception, il soit possible d'obtenir une réaction de fusion déjà auto-entretenue. Le tokamak NSTX-U produira du tritium, qui est également du carburant. Initialement, une certaine quantité de combustible initial (deutérium ( ² H) et tritium ( ³H)). Comme l'espèrent les scientifiques, le réacteur pourra synthétiser un atome du même isotope d'hydrogène pour chaque atome de tritium consommé.

La conception spéciale du tokamak fournira un champ magnétique avec une configuration spéciale. Ceci, à son tour, évitera les conséquences négatives d'une exposition à une température trop élevée sur le réacteur. Les différents éléments du tokamak peuvent être retirés indépendamment pour l'entretien ou la réparation. Les travaux techniques seront effectués à distance à l'aide de robots.

Les anneaux supraconducteurs remplaceront le cuivre dans un nouveau type de tokamak. Un tel remplacement aura à la fois des effets positifs et négatifs. Un point positif est la réduction des coûts énergétiques. Négatif - une protection supplémentaire des anneaux supraconducteurs contre la température et le rayonnement sera nécessaire. Pour cette raison, vous devrez légèrement augmenter la taille de l'installation. Grâce aux nouveaux conducteurs haute température, leur densité de courant peut être augmentée. Cela signifie que la section transversale des aimants pour un tokamak sphérique sera réduite. Dans la colonne centrale, il sera possible de placer une couverture, qui est responsable de la "reproduction" du tritium. Les experts américains disent que maintenant le coefficient de reproduction du tritium sera ramené à 1,04-1,1.


Tokamak ordinaire en forme de beignet (illustration: Wikimedia)

«NSTX-U et MAST-U élargiront les horizons actuels de la physique, fourniront de nouvelles informations sur le plasma à haute température et rapprocheront le temps des installations commerciales», explique le chef de projet Stewart Prager. Il affirme également que dans le réacteur MAST, la production de plasma haute densité haute température se fera sans problème et sans inconvénient pour l'installation elle-même. Ces deux tokamaks sont les prototypes de l'installation de fusion nucléaire de fusion, qui devrait être construite dans 15 ans.

«La principale raison de rechercher une nouvelle conception de tokamak est l'espoir d'une réaction de fusion nucléaire avec moins de ressources qu'avec un tokamak standard», explique l'un des participants au projet. Il se pourrait bien que les tokamaks sphériques soient les précurseurs d'installations complètes qui donneront à l'humanité une source d'énergie inépuisable. Peut-être que le moment où «l'étoile dans la banque» commence à donner de l'énergie à l'humanité est déjà proche.

Source: https://habr.com/ru/post/fr397057/