Pada hari terakhir operasi, tokamak MIT menetapkan rekor tekanan plasma dunia baru

Para ilmuwan dan insinyur dari Massachusetts Institute of Technology telah memecahkan rekor dunia mereka sendiri untuk tekanan plasma, komponen kunci untuk menghasilkan energi dari fusi dalam tokamak. Reaktor nuklir C-Mod Alcator mencapai hasil 2,05 atmosfer, yang 15% lebih tinggi dari yang sebelumnya.

Percobaan dilakukan pada hari terakhir pengoperasian Alcator C-Mod - 23 September 2016. Pembiayaan proyek telah selesai . Reaktor C-Mod Alcator telah beroperasi di MIT selama 23 tahun, dan selama waktu itu telah berulang kali menetapkan rekor tekanan plasma di tokamak. Yang sebelumnya di 1,77 atmosfer didirikan pada 2005.

C-mod adalah satu-satunya reaktor fusi termonuklir kompak di dunia yang dapat menciptakan medan magnet dengan menginduksi 8 Tesla - 160 ribu kali lebih kuat dari medan magnet Bumi. Ini memungkinkan Anda untuk membuat plasma panas yang padat, yang bisa stabil pada suhu di atas 80 juta derajat Celcius.

Untuk mencapai efek rekaman, peneliti MIT menciptakan medan magnet 5,7 Tesla. Ini cukup untuk memanaskan plasma hingga 35 juta derajat Celcius - suhu dua kali suhu inti matahari. Butuh 4 megawatt energi untuk memanaskan plasma. Selama percobaan, 300 triliun reaksi sintesis per detik terjadi dalam plasma.

"Hasil ini menegaskan bahwa tekanan tinggi yang diperlukan untuk membakar plasma paling baik dicapai dengan tokamaks medan magnet tinggi seperti C-Mod Alcator," kata Riccardo Betty, profesor di Departemen Teknik Mekanik dan Astronomi, Universitas Rochester. Selain fisikawan MIT, ilmuwan dari Laboratorium Fisika Princeton Plasma, Laboratorium Nasional Oak Ridge dan General Atomics ikut serta dalam mengorganisir percobaan.

“Ini adalah pencapaian luar biasa yang menyoroti program Alcator C-Mod yang sangat sukses di Massachusetts Institute of Technology. Rekaman tekanan plasma mendekati energi praktis fusi, ” kata Dale Mead , mantan wakil direktur Laboratorium Fisika Plasma Princeton, yang tidak terlibat langsung dalam percobaan.


Agar reaksi fusi termonuklir berjalan dengan sukses di Bumi, kita perlu belajar bagaimana menjaga panas (di atas 50 juta derajat) plasma dalam tokamak dalam keadaan stabil di bawah tekanan tinggi dalam volume tertentu. Itulah sebabnya sejauh ini, para ilmuwan di Massachusetts Institute of Technology telah memberikan perhatian khusus pada variabel ini. Tokamak mereka mengarah dalam hal tekanan, dan sedikit perhatian diberikan pada dua variabel lain - volume dan suhu. Karyawan MIT yakin bahwa jika para ilmuwan di seluruh dunia dapat memecahkan masalah tekanan, akan mungkin untuk mengatakan bahwa 2/3 dari jalur untuk memperoleh sumber energi termonuklir telah dicakup.



Fusi termonuklir adalah proses yang sama yang terjadi di dalam perut matahari. Faktanya, bintang adalah reaktor termonuklir alami. Energi yang dilepaskan selama sintesis cukup untuk memancarkan aliran cahaya dan partikel yang kuat. Jika di Bumi akan dimungkinkan untuk mereproduksi kondisi di mana dua inti atom ringan dapat bersatu menjadi lebih berat, mengatasi kekuatan menjijikkan, maka dalam jangka panjang, manusia akan dapat menggantikan pembangkit listrik tenaga nuklir tradisional. Solusi ini memiliki banyak keunggulan. Komponen bahan bakar utama - deuterium dan tritium - diekstraksi dari air dan lithium. Deuterium akan bertahan selama jutaan tahun, lithium selama beberapa ratus tahun. Selain itu, pembangkit listrik akan lebih aman. Kepadatan bahan bakar dalam ruang reaksi akan sangat rendah: dalam 1 gram bahan bakar deuterium / tritium per 1000 meter kubik.Setiap kegagalan akan mendinginkan plasma dan menghentikan reaksi, dan deuterium, litium dan helium yang diperoleh selama reaksi tidak bersifat radioaktif. Hanya tritium yang berbahaya, tetapi waktu paruhnya hanya 12,6 tahun. Itu akan diproduksi dan digunakan dalam reaktor nuklir, sehingga desain pembangkit nuklir akan dirancang sedemikian rupa untuk menghindari pelepasannya. Dan akhirnya, di pembangkit listrik masa depan, energi akan dihasilkan tanpa menghabiskan bahan bakar nuklir. Itulah sebabnya para ilmuwan di seluruh dunia melakukan begitu banyak upaya untuk mencapai tujuan, meskipun fakta bahwa ini mungkin memakan waktu belasan tahun.Itu akan diproduksi dan digunakan dalam reaktor nuklir, sehingga desain pembangkit nuklir akan dirancang sedemikian rupa untuk menghindari pelepasannya. Dan akhirnya, di pembangkit listrik masa depan, energi akan dihasilkan tanpa menghabiskan bahan bakar nuklir. Itulah sebabnya para ilmuwan di seluruh dunia melakukan begitu banyak upaya untuk mencapai tujuan, meskipun fakta bahwa ini mungkin memakan waktu belasan tahun.Itu akan diproduksi dan digunakan dalam reaktor nuklir, sehingga desain pembangkit nuklir akan dirancang sedemikian rupa untuk menghindari pelepasannya. Dan akhirnya, di pembangkit listrik masa depan, energi akan dihasilkan tanpa menghabiskan bahan bakar nuklir. Itulah sebabnya para ilmuwan di seluruh dunia melakukan begitu banyak upaya untuk mencapai tujuan, meskipun fakta bahwa ini mungkin memakan waktu belasan tahun.

Saat ini, kendala utama adalah kenyataan bahwa reaktor menggunakan lebih banyak energi daripada yang mereka buat. Selama rotasi plasma panas, flash pendek terjadi, yang tokamaks tidak dapat menahan untuk waktu yang lama. 6 menit dan 30 detik adalah rekor yang dapat ditetapkan oleh tokamak Prancis pada tahun 2003. Idealnya, Anda perlu membuat reaktor yang dapat menghasilkan plasma mandiri. Karena itu, 35 negara, termasuk Rusia, AS, Cina, dan Uni Eropa, kini berinvestasi dalam pembangunan reaktor ITER di Prancis, yang seharusnya menyelesaikan masalah ini. Pemerintah AS, juga tertarik pada konstruksi, memutuskan untuk meninggalkan pendanaan Alcator C-Mod demi ITER. Dalam implementasi proyek ini, sebenarnya, pencapaian yang paling penting dan signifikan digunakan, yang dicapai dalam desain dan bahan untuk C-Mod.



Sekarang, tim fusi nuklir MIT akan mencoba menggunakan superkonduktor suhu tinggi baru yang dapat menghasilkan medan magnet yang lebih kuat tanpa pemanasan dan konsumsi listrik. Superkonduktor ini harus menjadi dasar dari desain reaktor 270 Kuat Megawatt Terjangkau 270 Megawatt. Diperkirakan bahwa ARC akan dapat menghasilkan jumlah energi yang sama dengan ITER, tetapi akan menjadi setengah ukuran.

Source: https://habr.com/ru/post/id398453/