Правите намотки за усукани реактори придават нова форма на ядрения синтез

Сподели

Учените преследват предложението за чиста и неизчерпаема енергия от ядрен синтез чрез различни експериментални дизайни на реактори, а един от по-интересните примери е приблизително кръгло устройство, известно като стеларатор. Въпреки че те традиционно имат магнитни намотки с неправилна форма, учените вече са разработили по-прости и прави версии, които според тях могат да предложат някои важни предимства.

Стелараторите имат някои прилики с друг популярен дизайн на термоядрен реактор, наречен токамак, тъй като и двата са проектирани да ограничават потоци от прегрята плазма в камери с цикъл чрез серия от магнитни намотки. По този начин те създават топлината и налягането, необходими на атомните ядра да се сблъскат с невероятна скорост, за да образуват хелий и да освободят огромни количества енергия.

Но там, където токамаците придобиват чиста и сравнително проста форма на поничка, стелараторите изпращат своите потоци от плазма в неправилни кръгове, които се усукват и въртят, което всъщност предлага по-голяма стабилност. Тези потоци се ръководят от еднакво неправилни магнитни намотки, които са невероятно сложни, дотолкова, че някои изискват суперкомпютри за проектиране.

Нещата биха могли да се опростят, ако участъците от тези намотки са относително прави, което не само би направило стелараторите много по-лесни за конструиране, но и за поддръжка. Това обаче ще доведе до цена за производителността на реактора.

„По принцип винаги можете да направите по-прави намотки, но компромисът е, че техните магнитни полета може да не ограничават плазмата, както тези, произведени от по-усукани намотки“, каза водещият автор на новото изследване Никола Лонигро, д.м. . кандидат в Йоркския университет във Великобритания. “Но нашето изследване показа, че можете да направите по-проста намотка с по-прави секции, която прави същата форма и сила на магнитното поле като конвенционалните.”

Лонигро и нейните колеги стигнаха до това разбиране, като експериментираха с математическа техника, наречена “представяне на сплайн”, която използваха, за да подобрят компютърния код, който генерира дизайни за магнитни намотки. Това доведе до дизайна на магнити с по-прави секции, но все пак достатъчно силно и точно магнитно поле, за да ограничи плазмата. Като демонстрация учените проектираха по-прави и прости нови магнити за експериментален стеларатор в Университета на Уисконсин-Медисън.

„В бъдеще хората ще трябва да заменят компонентите в стелараторите, тъй като те се износват, което изисква големи отвори между намотките на магнитите“, каза физикът Caoxiang Zhu, автор на статията от Университета за наука и технологии на Китай. „Но е трудно да имаш големи отвори в стеларатори, защото електромагнитните намотки са зиг и загообразни и са наистина сложни.“

Макар че пробивът е впечатляващ, той също така служи като напомняне за безбройните сложни проблеми, пред които са изправени физиците, опитвайки се да превърнат ядрения синтез в реалност. Тези по-прави намотки са само едно мъничко парче от невероятно сложен пъзел, но такъв, който някой ден може да се окаже важен, за да помогне за превръщането на неограничената чиста енергия в реалност.

„В дългосрочен план тази работа е принос към по-големите усилия, които се опитват да направят стелараторите търговски жизнеспособни“, каза Лонигро.

Изследването е публикувано в списанието Ядрен синтез.

Източник: Лаборатория по физика на плазмата в Принстън



Публикациите се превеждат автоматично с google translate


Сподели