Tokamaki ir ierīces, ko izmanto saplūšanai ar magnētisko norobežojumu. Šajās reakcijās tiek izmantots spēcīgs magnētiskais lauks, lai kontrolētu un saturētu karstās kodolsintēzes degvielas plazmu reaktora serdeņos. Plazma tiek uzkarsēta līdz augstām temperatūrām ar neitrālu staru iesmidzināšanu vai radiofrekvences karsēšanu. Galvenais mērķis ir uzturēt stabilu plazmas stāvokli, kurā kodolsintēzes reakcijas var notikt nepārtraukti, nodrošinot neierobežotu enerģijas avotu.
Nesen veiktais pētījums, ko veica Okridžas Nacionālās laboratorijas (ORNL), Prinstonas plazmas fizikas laboratorijas (PPPL) un Tokamak Energy Ltd zinātnieki, iezīmē lielu izrāvienu kodolsintēzes enerģijas pētījumos. Komanda sasniedza gandrīz 100 miljonus grādu pēc Celsija temperatūru, kas ir nepieciešama kodolsintēzes spēkstacijām, lai ražotu komerciālu enerģiju.
Turklāt viņi sasniedza augstas temperatūras kompaktā tokamakā, ko neviens iepriekš nebija darījis!
Šajā pētījumā zinātnieki koncentrējās uz augsta lauka sfēriskā tokamaka (ST) ST40 darbības apstākļu uzlabošanu. Salīdzinot ar citām kodoltermiskām ierīcēm, ST40 ierīce izceļas ar mazāku izmēru un sfērisku plazmu.
Komanda izmantoja pieeju, kas līdzīga tai, ko 1990. gados izmantoja TFTR tokamakā, kas radīja vairāk nekā 10 miljonus vatu kodolsintēzes jaudas. ST40 darbojās toroidālā (virtuļa formas) magnētiskajā laukā ar intensitāti nedaudz virs 2 Teslām.
Lai sildītu plazmu, komanda izmantoja 1,8 miljonus vatu augstas enerģijas neitrālu daļiņu. Lai gan plazmas izlāde jeb periods, kad aktīvi norisinājās kodoltermiskās reakcijas, ilga tikai 0,15 sekundes, jonu temperatūra kodolā sasniedza vairāk nekā 100 miljonus grādu pēc Celsija.
Lai izmērītu jonu temperatūru, komanda izmantoja TRANSP transporta kodu, kas izstrādāts PPPL. Šis kods ir noderīgs, jo tajā ņemti vērā piemaisījumu un deitērija, galvenās kodolsintēzes reaktoros izmantotās degvielas, izmērītie temperatūras profili.
Viņi atklāja, ka piemaisījumu temperatūras diapazons pārsniedz 8,6 keV (apmēram 100 miljonus grādu pēc Celsija), bet deitērija temperatūras diapazons ir tuvu šai vērtībai. Šis atklājums liecina, ka eksperimentā izmantotā sildīšanas metode bija efektīva, lai sasniegtu vēlamo augstu temperatūru.
Rezultāti rada optimismu nākotnes termokodolelektrostaciju attīstībai, kuru pamatā ir kompakti sfēriski augsta lauka tokamaki. Šie sasniegumi varētu radīt efektīvākus un ekonomiski dzīvotspējīgākus risinājumus kodolsintēzes enerģijas jomā, piedāvājot daudzsološu ceļu uz ilgtspējīgu un tīru enerģijas ražošanu.
Lasi arī: