अमेरिकी वैज्ञानिकों ने एक नए प्रकार के गोलाकार टोकामक की शुरुआत की

राष्ट्रीय गोलाकार टोरस प्रयोग (NSTX-U) (फोटो: PPPL कार्यालय)

प्रिंसटन विश्वविद्यालय के प्लाज्मा भौतिकी प्रयोगशाला वर्तमान में एक नए संलयन रिएक्टर डिजाइन पर काम कर रहा है । वैज्ञानिक अपने रिएक्टर को "एक बैंक में एक सितारा" कहते हैं। इसके अलावा, "बैंकों" का डिज़ाइन बहुत महत्वपूर्ण है। रिएक्टर की दक्षता उसके आकार और कई अन्य मापदंडों पर निर्भर करती है।

आमतौर पर, टोकामक का केंद्रीय तत्व डोनट की तरह होता है। राष्ट्रीय गोलाकार टोरस प्रयोग (NSTX-U) रिएक्टर का नया डिज़ाइन एक सेब की तरह है। आज तक, दुनिया में सबसे उन्नत गोलाकार टोकामक यूएसए में एनएसटीएक्स-यू और यूके में एमएएसटी हैं। डेवलपर्स के अनुसार, एक गोलाकार टोकामक एक परमाणु संलयन प्रतिक्रिया की अनुमति देता है पारंपरिक टोकामक की तुलना में बहुत कम ऊर्जा लागत।

तथ्य यह है कि टोकामक के केंद्र में छेद का आकार, जहां प्लाज्मा का गठन और गोलाकार थर्मोन्यूक्लियर रिएक्टरों में आयोजित किया जाता है, पारंपरिक रिएक्टर में समान छेद का आधा हो सकता है। एक गोलाकार रिएक्टर में, उच्च दबाव वाले प्लाज्मा को अपेक्षाकृत कमजोर चुंबकीय क्षेत्र में बनाया जाता है, जिसे मानक एनालॉग में आवश्यक होने के लिए बनाने के लिए बहुत कम ऊर्जा की आवश्यकता होती है।

टोकामक (चुंबकीय कॉइल के साथ टॉरॉयडल चैंबर) - नियंत्रित थर्मोन्यूक्लियर संलयन के पाठ्यक्रम के लिए आवश्यक शर्तों को प्राप्त करने के लिए चुंबकीय प्लाज्मा कारावास की स्थापना। चैम्बर की दीवारों के द्वारा एक टोकामक में प्लाज्मा का आयोजन नहीं किया जाता हैजो थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रियाओं के लिए आवश्यक तापमान का सामना करने में सक्षम नहीं हैं, और विशेष रूप से बनाए गए संयुक्त चुंबकीय क्षेत्र द्वारा - प्लाज्मा कॉर्ड के माध्यम से बहने वाले वर्तमान के एक टॉरोइडल बाहरी और पॉलीओडल क्षेत्र। प्लाज्मा धारण करने के लिए चुंबकीय क्षेत्र का उपयोग करने वाले अन्य प्रतिष्ठानों की तुलना में, विद्युत प्रवाह का उपयोग टोकामक की मुख्य विशेषता है। प्लाज्मा में धारा प्लाज्मा का ताप प्रदान करती है और निर्वात कक्ष में प्लाज्मा कॉर्ड के संतुलन को बनाए रखती है। यह टोकामक, विशेष रूप से, स्टेलरेटर से भिन्न होता है , जो कि वैकल्पिक नियंत्रण योजनाओं में से एक है जिसमें बाहरी चुंबकीय कॉइल का उपयोग करके टॉरोइडल और पॉलीओडल दोनों फ़ील्ड बनाए जाते हैं।


स्रोत: econet.ru

वैज्ञानिकों ने एक आधिकारिक वैज्ञानिक प्रकाशन में अपने प्रोजेक्ट के बारे में जानकारी प्रकाशित कीपरमाणु के माध्यम से फ्यूजन । अब तक, विशेषज्ञों का कहना है, एक पूर्ण-आकार वाले रिएक्टर बनाने के बारे में बात करना जल्दबाजी होगी, जिसका उपयोग व्यावसायिक उद्देश्यों के लिए किया जा सकता है। ये केवल एक वास्तविक संलयन रिएक्टर के मॉडल हैं। लेकिन ऐसे मॉडल में, पहली ऊर्जा पहले से ही प्राप्त की जा सकती है।

NSTX-U एक फ्यूजन रिएक्टर के लिए संरचनात्मक तत्वों के रूप में उपयुक्त सामग्री का परीक्षण करेगा। यह संभव है कि एक नए डिजाइन के एक रिएक्टर में पहले से ही आत्मनिर्भर संलयन प्रतिक्रिया प्राप्त करना संभव होगा। NSTX-U टोकामक ट्रिटियम का उत्पादन करेगा, जो ईंधन भी है। प्रारंभ में, एक निश्चित मात्रा में प्रारंभिक ईंधन (ड्यूटेरियम ( ² एच) और ट्रिटियम ( ³⁾एच))। जैसा कि वैज्ञानिकों को उम्मीद है, रिएक्टर उपभोग किए गए प्रत्येक ट्रिटियम के लिए उसी हाइड्रोजन आइसोटोप के एक परमाणु को संश्लेषित करने में सक्षम होगा।

टोकामक का विशेष डिजाइन एक विशेष कॉन्फ़िगरेशन के साथ एक चुंबकीय क्षेत्र प्रदान करेगा । यह बदले में, रिएक्टर पर बहुत अधिक तापमान के जोखिम के नकारात्मक परिणामों से बचाएगा। रखरखाव या मरम्मत के लिए टोकन के विभिन्न तत्वों को स्वतंत्र रूप से हटाया जा सकता है। दूर से रोबोट का उपयोग करके तकनीकी कार्य किया जाएगा।

सुपरकंडक्टिंग रिंग एक नए प्रकार के टोकामक में तांबे की जगह लेंगे। इस तरह के प्रतिस्थापन के सकारात्मक और नकारात्मक दोनों प्रभाव होंगे। एक सकारात्मक बिंदु ऊर्जा लागत में कमी है। नकारात्मक - तापमान और विकिरण से सुपरकंडक्टिंग रिंगों की अतिरिक्त सुरक्षा की आवश्यकता होगी। इस वजह से, आपको स्थापना के आकार को थोड़ा बढ़ाना होगा। नए उच्च तापमान वाले कंडक्टरों के लिए धन्यवाद, उनमें वर्तमान घनत्व को उठाया जा सकता है। इसका मतलब यह है कि गोलाकार टोकामक के लिए मैग्नेट का क्रॉस सेक्शन कम हो जाएगा। केंद्रीय कॉलम में एक कंबल रखना संभव होगा, जो ट्रिटियम के "प्रजनन" के लिए जिम्मेदार है। अमेरिकी विशेषज्ञों का कहना है कि अब ट्रिटियम का प्रजनन गुणांक 1.04-1.1 लाया जाएगा।


साधारण डोनट के आकार का टोकामाक (चित्रण: विकिमीडिया)

"NSTX-U और MAST-U भौतिकी में वर्तमान क्षितिज का विस्तार करेंगे, उच्च तापमान वाले प्लाज्मा पर नई जानकारी प्रदान करेंगे और वाणिज्यिक प्रतिष्ठानों के समय को करीब लाएंगे," परियोजना प्रबंधक स्टीवर्ट प्रागर कहते हैं। वह यह भी दावा करता है कि एमएटीएस रिएक्टर में, उच्च तापमान वाले उच्च घनत्व वाले प्लाज्मा का उत्पादन बिना किसी समस्या और स्थापना के लिए नकारात्मक पहलुओं के साथ होगा। ये दो टोकामक पूर्ण-संलयन फ्यूजन परमाणु विज्ञान सुविधा के प्रोटोटाइप हैं, जिसे 15 वर्षों में बनाने की योजना है।

परियोजना के प्रतिभागियों में से एक का कहना है, "नए टोकामक डिजाइन की खोज का मुख्य कारण मानक टोकामक की तुलना में कम संसाधनों के साथ परमाणु संलयन प्रतिक्रिया की उम्मीद है।" यह अच्छी तरह से हो सकता है कि गोलाकार टोकामक पूर्ण प्रतिष्ठानों के अग्रदूत हैं जो मानवता को ऊर्जा का एक अटूट स्रोत प्रदान करेंगे। शायद वह समय जब "स्टार इन द बैंक" मानवता को ऊर्जा देना शुरू कर देता है।

Source: https://habr.com/ru/post/hi397057/