Ядерный синтез: ближе и, возможно, дешевле к реализации чистой энергии!

Почти три года назад, в июне 2021 года, она у нас родилась. прибытие центрального канальца на своих объектах ИТЭР (Международный термоядерный экспериментальный реактор), из экспериментальный термоядерный реактор который международный консорциум во главе с Европой строит в Кадараше (Франция). Этот компонент составляет сердце сложного магнитного двигателя реактора и представляет собой не что иное, как очень мощный сверхпроводящий магнит колоссальных размеров.

Его высота 18 метров, диаметр 4 метра и вес 1000 тонн. Его помещают в центральное отверстие вакуумной камеры, чтобы индуцировать в плазме огромный электрический ток. Кроме того, этот очень сильный магнит используется для оптимизации формы плазмы, ее стабилизации, а также помогает нагревать ее благодаря механизму, известному как эффект Джоуля, помогая повысить ее температуру до более чем 150 миллионов градусов Цельсия.

Однако центральный электромагнит — далеко не единственный магнит в ИТЭР. Сверхпроводящие магниты, установленные снаружи вакуумной камеры, отвечают за создание магнитного поля, необходимого для удержания плазмы внутри. Они также несут ответственность за его контроль и стабилизацию. Они весят 10 000 тонн и изготовлены из сплава ниобия и олова или ниобия и титана, который становится сверхпроводящим при охлаждении сверхкритическим гелием до температуры -269 ºC.

Как недавно выяснилось, сверхпроводящие магниты являются фундаментальным компонентом не только ИТЭР, но и всех экспериментальных термоядерных реакторов.токамак), таких как британский JET или японский JT-60SA. Проблема в том, что они очень дороги в производстве, поэтому очень сильно влияют на конечную стоимость реактора. К счастью, один команда исследователей из Лаборатории физики плазмы Принстонского университета в Нью-Джерси (США), похоже, готовы радикально изменить ситуацию.

Ученые, о которых идет речь, опубликовали очень интересную статью в журнале «Журнал физики плазмы“, в котором говорится о его проектировании и строительстве. МУЗАиз первый экспериментальный термоядерный реактор стеллараторного типа в котором используются постоянные магниты, а не сверхпроводящие устройства. Целью проекта является предложить новую стратегию производства оптимизированных стеллараторных реакторов, в которых используются постоянные магниты и плоские катушки, два хорошо известных компонента, которые намного дешевле, чем сверхпроводящие магниты, а также намного проще в управлении.

Реакторы типа Стелларатор являются очень стабильной альтернативой токамакам, таким как ИТЭР или о Джет. И это не совсем результат недавних исследований. Фактически обе конструкции были разработаны в 1950-х годах.Стелларатор был спроектирован американским физиком Лайманом Спитцером и послужил фундаментом, на котором была построена Лаборатория физики плазмы Принстонского университета, где работают авторы этой статьи.

Если мы посмотрим на геометрию обеих конструкций, то обнаружим, что реакторы токамака имеют форму пончика, а стеллараторы они приобретают более сложную структуру, напоминающую саму извилистую лукому. Принципиальное различие между двумя конструкциями состоит в том, что в токамак магнитные поля должны создаваться с одной стороны катушками, а с другой — индукцией из самой плазмы. Преимущество этой стратегии в том, что реактор не так чувствителен к производственным дефектам, поскольку сама плазма способна «адаптироваться».

Однако в реакторах типа стелларатор все делается механически. Все делается с помощью катушек. В плазме нет тока. Если допущена ошибка и оно построено неправильно, существо не ограничивается. Более сложная конструкция стелларатора создала больше проблем, чем магнитное удержание плазмы внутри вакуумной камеры токамака-реактора.

Если проект МУЗА правильно разработанная конструкция реактора стелларатор это могло бы быть проще и дешевле, что в среднесрочной перспективе могло бы ускорить исследования ядерного синтеза. И, кто знает, возможно, в будущем токамак-реакторы, такие как ИТЭР, также смогут извлечь выгоду из этой технологии.

[via]