Dar vienas žingsnis branduolinės sintezės kontrolės link

Naudojant elektromagnetines bangas, fizikams pirmą kartą pavyko užkirsti kelią plazmoje susidarančių nepastovių sričių plitimui.

Tai svarbus pasiekimas, nes jis gali padėti išspręsti vieną iš didžiausių valdomos branduolinės sintezės reakcijos problemų. 

Valdoma branduolinės sintezė - tai bandymas reaktoriuje atkurti procesus, vykstančius Saulėje, kuomet vandenilio dujos, įkaitusios iki milijonų laipsnių, virsta plazma ir jungiasi, sudarydamos helį ir išskirdamos energiją. 

Iki šiol tokios karštos plazmos nepavykdavo ilgesnį laiką išlaikyti specialiai sukurtame magnetiniame lauke taip, kad ji neprisiliestų prie reaktoriaus sienelių - tuomet ji ima greitai aušti, susidaro galingos elektromagnetinės jėgos, galutinai išardančios plazmos kamuolį ir gresiančios reaktoriaus struktūros vientisumui. 

Vienas iš uždavinių buvo sumažinti giliai plazmos viduje atsirandančius nestabilumus taip, kad jie nesustiprėtų, leisdami reaktoriui toliau normaliai dirbti. Ir jį pavyko išspręsti, sufokusuojant antenų skleidžiamas elektromagnetines bangas į susidarančias netolygias plazmos sritis.

Pradžioje fizikai atliko kompiuterinio modeliavimo eksperimentus, norėdami atrasti, kuriose vietose ir kokio dažnio bangos gali panaikinti nestabilias sritis, o po to - praktinius bandymus reaktoriuje, norėdami patikrinti kompiuterinio modeliavimo rezultatus. Įdomiausia, jog pasirodė, kad tos pačios antenos, kurios yra naudojamos plazmai įkaitinti, tuo pačiu metu gali būti panaudotos ir jai stabilizuoti, nukreipiant spinduliavimą kiek į šalį nuo plazmos kamuolio centro.

Eksperimentas buvo atliktas JET reaktoriuje (Joint European Torus, Jungtinis Europos toroidinis reaktorius) - tai didžiausias pasaulyje veikiantis branduolinės sintezės eksperimentinis reaktoriaus, plazmą išlaikantis magnetinime lauke. Jo pagrindinis tikslas - rasti būdą vykdyti kontroliuojamą branduolinės sintezės reakciją. 

Kitas planuojamas žingsnis yra sukurti detektorių sistemą, kuri leistų neutralizuoti nepastovumus realiame laike. Jei pradiniai rezultatai pasitvirtins, tokia plazmos nestabilumų valdymo sistema gali būti įdiegta ir Pietų Prancūzijoje statomame ITER branduolinės sintezės reaktoriuje.

Daugiau informacijos: Control of magnetohydrodynamic stability by phase space engineering of energetic ions in tokamak plasmas, J.P. Graves, et al, Nature Commun. *3*, 624 (2012). DOI: 10.1038/ncomms1622

   

Facebook komentarai