Önemli keşif, füzyon güç reaktörlerinin ilerlemesinde büyük bir ilerlemeye işaret ediyor

Bir araştırmacı ekibi, tokamak füzyon cihazlarında kaçak elektronların hasarını azaltmak için bir yöntem sundu. Strateji, kaçan elektronların zararlı döngüsünü bozmak için Alfvén dalgalarından yararlanıyor. Keşif, Fransa’da devam eden ITER projesi için potansiyel sonuçlarla birlikte füzyon enerjisinin ilerlemesini müjdeliyor.

Araştırmacılar, tokamak füzyon cihazlarındaki kaçak elektronları zayıflatmak için Alfvén dalgalarını kullandı ve Fransa’daki ITER de dahil olmak üzere gelecekteki füzyon enerjisi projeleri için önemli çıkarımlar sağladı.

Princeton Plazma Fiziği Laboratuvarı’ndan Zhang Liu liderliğindeki bilim adamları (PPPL), tokamak füzyon cihazlarında türbülansın neden olduğu kaçak elektronların hasarını azaltmak için umut verici bir yaklaşım ortaya çıkardı. Bu yaklaşımın anahtarı benzersiz bir türün kullanılmasıydı plazma Adını 1970 yılında Nobel Ödülü’nü kazanan astrofizikçi Hans Alvvén’den alan bir dalga.

Alfvén dalgalarının tokamak reaktörlerindeki yüksek enerjili parçacıkların hapsolmasını gevşettiği, bazılarının kaçmasına izin verdiği ve çörek şeklindeki cihazların verimliliğini azalttığı uzun zamandır biliniyor. Ancak Zhang Liu ve General Atomics, Columbia Üniversitesi ve PPPL’deki araştırmacıların yeni bulguları, kaçak elektronlar durumunda faydalı sonuçlar ortaya çıkardı.

Büyük dairesel süreç

Bilim adamları, bu tür bir gevşemenin, yüksek enerjili elektronların tokamak bileşenlerine zarar veren çığlara dönüşmeden önce saçılabileceğini veya saçılabileceğini buldu. Bu sürecin son derece dairesel olduğu belirlendi: Kaçanlar, çığın oluşmasını engelleyen Alfvén dalgalarına yol açan istikrarsızlıklar yaratıyor.

PPPL’de araştırmacı ve bulguları detaylandıran bir makalenin baş yazarı Liu, “Bu bulgular, Alfvén dalgalarının inaktivasyon deneylerinde doğrudan gözlemlenmesi için kapsamlı bir açıklama sağlıyor” dedi. Fiziksel inceleme mektupları. “Sonuçlar, bu modeller ile kaçak elektronların oluşumu arasında açık bir bağlantı olduğunu gösteriyor.”

Chang Liu. Kredi bilgileri: Elle Starkman

Araştırmacılar bu etkileşimlerin gözlemlenen devresi için bir teori çıkardılar. Sonuçlar, Bilim Ofisi için General Atomics tarafından işletilen bir Enerji tokamak Dairesi olan Ulusal Füzyon Tesisi DIII-D’de gerçekleştirilen deneylerdeki kaçaklarla iyi uyum sağlıyor. Teorinin testleri, Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı’nda bulunan Summit süper bilgisayarında da olumlu sonuç verdi.

PPPL Teori Bölümü başkanı Felix Parra Diaz, “Zhang Liu’nun çalışması, kaçan elektron havuzunun boyutunun, kaçan elektronların kendilerinin neden olduğu istikrarsızlıklar tarafından kontrol edilebileceğini gösteriyor” dedi. “Araştırması çok heyecan verici çünkü bu, doğal istikrarsızlık nedeniyle kaçak elektron hasarını doğal olarak azaltan tokamak tasarımlarına yol açabilir.”

Termal söndürme

Türbülans, füzyon reaksiyonları için gereken milyon derecelik sıcaklıklarda keskin bir düşüşle başlar. “Termal söndürme” adı verilen bu damlalar, depremlerin tetiklediği heyelanlara benzer heyelan çığlarının oluşmasına neden oluyor. Liu, “Türbülansın kontrol edilmesi tokamak başarısı için büyük bir zorluktur” dedi.

Füzyon reaksiyonları, güneşe ve yıldızlara güç sağlayan devasa enerjiyi açığa çıkarmak için hafif elementleri plazma (serbest elektronlar ve iyon adı verilen atom çekirdeğinden oluşan maddenin sıcak, yüklü hali) formunda birleştirir. Türbülans ve kaçak elektron riskinin azaltılması, süreci yeniden üretmek üzere tasarlanan tokamak tesislerine benzersiz bir fayda sağlayacaktır.

Türbülans ve kaçak elektron riskinin azaltılması, süreci yeniden üretmek üzere tasarlanan tokamak tesislerine benzersiz bir fayda sağlayacaktır.

Nükleer füzyon enerjisi, yenilenebilir enerji kaynaklarını tamamlayan önemli bir sürdürülebilir enerji kaynağı olabilir. Dünyanın en büyük füzyon deneyi ITER şu anda Fransa’da inşa ediliyor. Kredi bilgileri: ITER

Yeni yaklaşımın, füzyon enerjisinin pratik uygulamasını göstermek için Fransa’da yapım aşamasında olan uluslararası bir tokamak olan ITER projesinin ilerleyişi üzerinde etkileri olabilir ve füzyon enerji santrallerinin geliştirilmesinde önemli bir adımı temsil edebilir.

Liu, “Bulgularımız, kaçak elektronları azaltmak için yeni stratejiler oluşturmanın yolunu açıyor” dedi. Şimdi planlama aşamasında, üç araştırma merkezinin şaşırtıcı sonuçları daha da geliştirmeyi amaçladığı deneysel kampanyalar var.