Эксперименты на токмаке для синтеза плазмы

Эксперименты на токмаке для синтеза плазмы

Прежде чем ученым удастся полностью понять и воссоздать процесс синтеза, заставляющий солнце и звезды производить практически безграничную энергию, придётся научиться управлять горячим плазменным газом — основой реакции синтеза. Ряд недавних экспериментов отметился «приручением» плазменной нестабильности, что приводит к эффективному и стабильному функционированию ИТЭР. Речь идёт о реакторе, созданном в рамках международного экспериментального проекта во Франции, призванного продемонстрировать реальность мощного плавления. Такая непрерывная работа необходима для будущих устройств термоядерного синтеза.

Попытки управлять синтезом плазмы

Термоядерный синтез управляет солнцем и звездами, расплавляя эти элементы до вида плазмы – вещества в горячем состоянии, заряженного свободными электронами и атомными ядрами, что способствует созданию огромных масс энергии.

Ученые на Земле стремятся воссоздать подобное явление и даже тиражировать в виде реакторов, надеясь получить, таким способом, практически неиссякаемые источники электроэнергии.

Сейчас эксперименты проводятся на токамаке DIII-D (тороидальная камера с магнитными катушками) группой исследователей Лаборатории физики плазмы Принстонского университета.

Новое исследование нацелено на нестабильность, называемую локализованными режимами ELM (Edge-Localized Mode), которые развиваются на периферии плазмы плавления. Такие неустойчивости могут вызывать периодические всплески тепла, способного повредить компоненты токамака.

Как заметил инициатор экспериментов:

Это отличный пример успешного сочетания двух отдельных достижений, в данном случае 100-процентного токового привода в сердцевине плазмы и значительного подавления ELM по краю.

Чтобы сохранить большие ELM, исследователи воспроизводят незначительную магнитную рябь, известную как резонансное магнитное возмущение (RMP). Такое возмущение несколько искажает гладкую форму поверхности плазмы в токамаке.

Эксперименты и результаты

На недавних экспериментах, направленных на усиление контроля ELM и создание условий, необходимые для стационарной работы ИТЭР, ученые обнаружили, что увеличение общего давления в плазме приводит к более активной реакции на рябь.

Более высокое давление также увеличивает самогенерируемый ток, который образуется внутри плазмы токамака. Ток допустимо объединять с пучками частиц и микроволнами, чтобы управлять и поддерживать ток плазмы бесконечно, в так называемом устойчивом состоянии.

Эти более высокие самогенерируемые токи делают процесс более эффективным, и, следовательно, более эффективным становится  процесс плазменного слияния.

Когда исследователи обработали недавние результаты DIII-D для ИТЭР, обнаружилось, что более высокое давление в плазме и бутстрэп тока вместе с дополнительными источниками тока из пучков частиц и микроволн, приводят к созданию полностью стабильного режима. Этот режим генерирует в четыре-пять раз больше мощности, чем требуется для нагрева плазмы и подачи тока.


На основе материалов: PPPL


Добавить комментарий

Внимание: Спам не пройдёт. Работает фильтрация комментариев. *