Nowy system regeneruje warstwę ochronną wnętrza tokamaka bez jego wyłączania

Naukowcy z Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) wykazali, że system, który opracowali, aby dostarczać proszek boru do reaktora termojądrowego ściany reaktora stale chronią i zapobiegają degradacji plazmy. Jego stopniowe zanieczyszczenie wolframem jest szkodliwe dla ogólnej reakcji i stanowi przeszkodę w budowie praktycznej reaktor fuzyjny reprezentuje.

Umierać fuzja nuklearna to sposób na wytwarzanie taniej, czystej i bezpiecznej energii. Jednak ze względu na liczne trudności techniczne ludzkość nie zdołała jeszcze zbudować reaktora termojądrowego, który będzie wytwarzał więcej energii niż jest do niego wstrzykiwany i podtrzymuje proces reakcji przez długi czas.

W reaktorach termojądrowych - najczęstszym typem jest tokamak - wzrasta Wolfram używany. Dzieje się tak, ponieważ element ten jest bardzo odporny na wysokie temperatury. To Plazma jednak może uszkodzić wolframowe ściany reaktora, powodując wnikanie wolframu i zanieczyszczenie plazmy. Bor chroni wolfram przed negatywnymi skutkami i zapobiega przedostawaniu się go do plazmy. Dodatkowo absorbuje niechciane elementy takie jak: Tlen, który może dostać się do plazmy z innych źródeł. Te elementy mogą ochłodzić Plazmy i doprowadzić do zakończenia reakcji.

Źródło obrazu: Wikipedia ; Ci,

Potrzebowaliśmy sposobu na wykorzystanie reaktora Bor płaszcz bez tego pole magnetyczne tokamaka Eksperymenty przeprowadzono w ośrodku W Environment in Steady-State Tokamak (WEST), prowadzonym przez francuską Komisję ds. Alternatywnych Energii i Energii Atomowej (CEA).WEST - którego pierwsza litera nazwy od symbolu chemicznego Wolfram pochodzi - jest jednym z nielicznych tokamaki, którego ściany wykonane są w całości z wolframu. Ponadto urządzenie to charakteryzuje się rekordowo długimi czasy odpowiedzi na zewnątrz. Został również wybrany jako miejsce testowe, ponieważ jego magnesy nadprzewodzące są wykonane z materiału, który będzie używany do budowy magnesów dla przyszłych reaktorów termojądrowych.

Fuzja jądrowa (reakcja syntezy) to proces, który wygasa na słońcu. Polega na łączeniu lżejszych elementów z cięższymi, przy użyciu dużej ilości Energia być generowane. Do wykonania zgrzewania wymagane są bardzo wysokie temperatury. I właśnie te wysokie temperatury są głównym problemem, które sięgają milionów stopni i stanowią zagrożenie dla materiałów reaktora, dlatego żaroodporny wolfram pokryty jest dla ochrony borem. Jednak warunki wewnątrz reaktora są ekstremalne, a warstwa ochronna ściera się. Musi zostać ponownie nałożony. Dlatego należało opracować metodę przywracania powłoki bez konieczności częstego wyłączania reaktora. bor w jednym działający tokamak wnoszenie wkładu jest jak sprzątanie mieszkania bez przerywania codziennej rutyny. Jest to bardzo pomocne, ponieważ oznacza, że ​​nie trzeba poświęcać dodatkowego czasu na sprzątanie, wyjaśnia żywo Alberto Gallo z CEA.

Urządzenie opracowane przez Amerykanów montuje się na tokamaku. To używa precyzyjne siłownikido przenoszenia proszku z lejów do komory próżniowej tokamaka. Zastosowany mechanizm umożliwia precyzyjne dopasowanie ilości i szybkości aplikacji proszku. Urządzenie jest wszechstronne i może pracować nie tylko z borem, ale także z innymi materiałami. Będzie zatem przydatny również w reaktorach termojądrowych innych konstrukcji. To może być bardzo przydatne w przyszłości, mówi Bodner.

Wyniki eksperymentów zaskoczyły samych twórców urządzenia. Okazało się, że wstrzyknięty bor nie tylko chronił wolfram. Odkryliśmy, że wrzucenie proszku tak, aby miał wyższą temperaturę, zwiększyło zamknięcie plazmy, co sprzyjało reakcji, dodaje Bodner. Zjawisko to było szczególnie pomocne, ponieważ wystąpiło bez wystąpienia niekorzystnej Tryb H wystąpił. Jest to stan, w którym uwięzienie plazmy znacznie wzrasta, powodując niestabilność krawędzi plazmy (ELMs — tryby zlokalizowane na krawędzi) grozi. ELM z kolei prowadzą do rozpraszania ciepła poza plazmą, co zmniejsza wydajność całej reakcji i stwarza ryzyko uszkodzenia elementów reaktora. „To wspaniała wiadomość, że jesteśmy w stanie osiągnąć ograniczenie plazmy tak dobre, jak w trybie H, ale bez wchodzenia w tryb H i ryzykowania tworzenia ELM” — zachwyca się Bodner.

Na najbliższą przyszłość naukowcy planują eksperymenty, w których chcą sprawdzić, ile dodanego boru faktycznie powoduje a warstwa ochronna formy na ścianach reaktora. Ta wiedza pozwoli im zrozumieć, w jaki sposób system dostarczania proszku zoptymalizować.