Fizycy JET są gotowi przetestować paliwo do tokamaka ITER

Brytyjski tokamak Wspólny torus europejski (STRUMIEŃ) wkrótce rozpocznie testowanie mieszanki paliwowej, która będzie używana w przyszłości ITER, największy eksperymentalny reaktor termojądrowy na świecie. Fuzja jądrowa to proces zachodzący na słońcu. Ich opanowanie może zapewnić ludzkości prawie niewyczerpane źródło czystej energii.

STRUMIEŃ jest 10 razy mniejsza niż ITER. W grudniu był tam z eksperymentami tryt rozpoczął się. Dzięki temu ludzkość jest liderem po raz pierwszy od 1997 roku Reakcje syntezy ze znacznymi ilościami tego pierwiastka.

W czerwcu tego roku rozpoczną się testy, w których równe ilości trytu i Deuter biorą udział w reakcji. Dokładnie tak będzie działał ITER, abyśmy mogli uzyskać więcej energii z fuzji, niż w nią włożymy. Do tej pory ludzkość nie była w stanie wygenerować żadnego zysku netto z fuzji.

Wideo tylko jako przykład.  

Wreszcie, po latach przygotowań, dotarliśmy do punktu, w którym możemy rozpocząć testy. Jesteśmy gotowi - mówi Joelle Mailloux, która kieruje programem naukowym w JET. Eksperymenty przeprowadzone w JET pomogą naukowcom przewidzieć, jak to się skończy Plazma w ITER i odpowiednio dostosuj parametry operacyjne dużego tokamaka. To najbliższa symulacja warunków ITER, jaką możemy obecnie wykonać, wyjaśnia Tim Luce, główny naukowiec w Eksperyment ITER. Testy, do których JET przygotowuje się, są zwieńczeniem dwóch dekad badań. Oczekuje się, że ITER zacznie działać w 2 r. W tym momencie będą w nim niskie energie Reakcje przeprowadzane z wodorem. Od 2035 roku będzie jednak używać trytu i deuteru tylko w stosunku 1: 1. Zarówno ITER, jak i JET wykorzystują bardzo silne pole magnetyczne do zatrzymywania i kompresji plazmy. Temperatura w JET może osiągnąć 100 milionów stopni Celsjusza. Jest to wielokrotnie wyższe niż w jądrze słońca.

Ostatnie eksperymenty, które ludzkość przeprowadziła z syntezą trytu, przeprowadzono tylko w JET. Celem było ustanowienie rekordu w stosunku energii uzyskanej do zużytej. JET ustanowił rekord Q = 0,67 który jest nadal aktualny. Celem tegorocznego eksperymentu jest osiągnięcie podobnego wyniku i utrzymanie reakcji przez co najmniej 5 sekund. W ten sposób naukowcy chcą uzyskać dane dotyczące zachowania plazmy przez dłuższy okres czasu.

Praca z tryt stawia specjalistom nowe wyzwania. Specjaliści z STRUMIEŃ spędzili ostatnie 2 lata dostosowując swój sprzęt i przygotowując go do pracy z tym promieniotwórczym pierwiastkiem. Tryt ma bardzo krótki okres półtrwania, występuje naturalnie w śladowych ilościach i jest wytwarzany jako produkt pośredni przez elektrownie jądrowe. Całkowita światowa produkcja trytu wynosi tylko 20 kilogramów.

Jak tylko Eksperymenty z trytem wnętrze JET staje się radioaktywne i nie można do niego wchodzić przez 18 miesięcy. Musieliśmy zmienić nasze procedury. Za pierwszym razem wszystko musi działać. Nie będziemy mogli tam wejść i niczego poprawiać, wyjaśnia Ian Chapman. Podczas testów JET zużyje mniej niż 60 gramów trytu, który jest poddawany recyklingowi. Paliwo zawierające ułamek grama trytu dodaje się 3 do 14 razy dziennie tokamak wstrzyknięty. Każde z tych wstrzyknięć jest osobnym eksperymentem z nieco innymi parametrami i każdy daje naukowcom od 3 do 10 sekund przydatnych danych. Chcemy w ten sposób zweryfikować naszą aktualną wiedzę i wykorzystać ją w dalszej pracy - mówi Mailloux. W niektórych eksperymentach używany jest tylko tryt, w innych jest używany tryt i Deuter używane w równych proporcjach.

W przypadku obu typów eksperymentów naukowcy chcą zrozumieć, w jaki sposób większa masa trytu wpływa na zachowanie Plazmy ma wpływ. Ten pierwiastek ma dwa neutrony w swoim jądrze, podczas gdy deuter ma jeden, a wodór - żadnego. Badania te pomogą przewidzieć, co wydarzy się w ITER w przyszłości. Dzieje się tak, ponieważ masa izotopów wpływa na pole magnetyczne lub temperaturę plazmy. „Musimy zbadać, co się tam dzieje i dlaczego tak się dzieje” - wyjaśnia Anna White, fizyk plazmowy z MIT.

Inną ważną różnicą w stosunku do ostatnich eksperymentów z trytem w 1997 roku jest to, że wnętrze STRUMIEŃ jest teraz wyłożony tymi samymi materiałami ekranującymi, co wnętrze ITER. Ponieważ materiały te mogą dawać energię plazmie i ją ochładzać, zrozumienie ich wpływu na fuzję ma kluczowe znaczenie. I nie zapomnij o innym bardzo ważnym czynniku. Ludzie. Ostatnie eksperymenty z trytem przeprowadzono 24 lata temu. Nowe pokolenie fizyków nie ma absolutnie żadnego doświadczenia z tym pierwiastkiem. Teraz mają okazję uczyć się od bardziej doświadczonych kolegów.