美国科学家介绍了一种新型的球形托卡马克

美国国家球形圆环实验（NSTX-U）（照片：PPPL办公室）

普林斯顿大学的等离子体物理实验室目前正在研究一种新的聚变反应堆设计。科学家称其反应堆为“银行中的一颗星”。而且，“银行”的设计非常重要。反应器的效率取决于其形状和许多其他参数。

通常，托卡马克的中心元素就像一个甜甜圈。国家球形圆环实验（NSTX-U）反应堆的新设计更像一个苹果。迄今为止，世界上最先进的球形托卡马克是美国的NSTX-U和英国的MAST。根据开发商的说法，球形托卡马克可以进行核聚变反应 与传统托卡马克相比，能源成本低得多。

事实是，在等离子体形成并保持在球形热核反应器中的托卡马克中心的孔的大小可以是常规反应器中类似孔的一半。在球形反应器中，高压等离子体是在相对弱的磁场中形成的，与标准类似物相比，该磁场所需的能量要少得多。

Tokamak（带有电磁线圈的环形腔室）-用于电磁等离子体封闭的安装，以实现受控的热核聚变过程所需的条件。托卡马克中的血浆不被腔室壁固定它们不能承受热核反应所需的温度，并且不能通过特殊创建的组合磁场-流过等离子线的电流的环形外部和极向场来承受。与使用磁场保持等离子体的其他装置相比，使用电流是托卡马克的主要特征。等离子体中的电流提供了等离子体的加热，并维持了真空室中等离子体线的平衡。特别是，这种托卡马克与恒星器不同，恒星器是一种替代性的容纳方案之一，在该方案中，使用外部电磁线圈既产生了环形磁场，也产生了极向电场。


来源：econet.ru

科学家在权威的科学出版物中发布了有关其项目的信息通过核的融合。专家说，到目前为止，谈论制造可用于商业目的的全尺寸反应堆为时尚早。这些只是实际聚变反应堆的模型。但是在这样的模型中，已经可以获取第一能量。

NSTX-U将测试被认为适合用作聚变反应堆结构元件的材料。在新设计的反应堆中，有可能获得已经自持的聚变反应。 NSTX-U托卡马克将产生tri，这也是燃料。最初，一定数量的初始燃料（氘（² H）和tri（³H））。正如科学家希望的那样，该反应堆将能够为消耗的每个tri原子合成一个具有相同氢同位素的原子。

托卡马克的特殊设计将提供具有特殊配置的磁场。反过来，这将避免反应器暴露于太高的温度下的负面影响。托卡马克的各种元件可以独立拆卸以进行维护或修理。将使用机器人远程执行技术工作。

超导环将替代新型托卡马克中的铜。这样的替代将产生积极和消极的影响。积极的一点是降低了能源成本。负极-将需要对超导环进行额外的温度和辐射防护。因此，您将不得不稍微增加安装的大小。得益于新型高温导体，可以提高其中的电流密度。这意味着球形托卡马克磁体的横截面将减小。在中间一栏中可以放置毯子，该毯子负责the的“繁殖”。美国专家说，现在of的繁殖系数将达到1.04-1.1。


普通的甜甜圈形托卡马克（插图：Wikimedia）

“ NSTX-U和MAST-U将扩大当前的物理学视野，提供有关高温等离子体的新信息，并缩短商业安装时间，”项目经理Stewart Prager说。他还声称，在MAST反应堆中，高温高密度等离子体的生产将毫无问题，并且不会对设备本身产生负面影响。这两个托卡马克是计划在15年内建成的全融合核聚变科学设施的原型。

一位项目参与者说：“寻求新的托卡马克设计的主要原因是希望以比标准托卡马克更少的资源进行核聚变反应。” 球形托卡马克很可能是完整装置的先驱，它将为人类提供不竭的能源。也许“银行之星”开始为人类提供能量的时间已经接近。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN397057/