Běžný domácí čistič může zvýšit úsilí o sklizeň fúzní energie na Zemi

Vědci zjistili, že přidání běžného čisticího prostředku pro domácnost – minerálního boru, který se nachází v čističích, jako je borax – může výrazně zlepšit schopnost některých zařízení na výrobu energie z fúze pojmout teplo potřebné k vyvolání fúzních reakcí na Zemi, jako to dělá slunce a hvězdy.

Fyzici z Laboratoře fyziky plazmatu v Princetonu (PPPL) amerického ministerstva energetiky ve spolupráci s japonskými výzkumníky pozorovali v Japonsku Velké šroubovité zařízení (LHD), zkroucené magnetické zařízení, které Japonci nazvali „heliotron“. Výsledky poprvé ukázaly nový systém pro omezování tepla v zařízeních známých jako hvězdy, podobně jako heliotron. Zjištění by mohla posunout bizarní design jako plán budoucích fúzních elektráren.

zamknout

Výzkumníci vytvořili systém vyššího zadržení vstřikováním malých pelet Bor Prášek v LHD plazmatu, který podporuje fúzní reakce. Vstřikování kapátkem namontovaným na PPPL snížilo ostře turbulentní víry a víry a zvýšilo omezené teplo, které produkovalo reakce.

„Tento efekt vidíme velmi jasně,“ řekl Federico Nespoli, fyzik z PPPL, hlavní autor výzkumné práce, která podrobně popisuje proces v časopise. Přírodní fyzika. „Čím více energie vložíme do plazmatu, tím větší bude nárůst tepla a omezení, což by bylo ideální v reálných podmínkách reaktoru.“

David Gates, hlavní výzkumný fyzik v PPPL, který vede divizi pokročilých projektů, která na práci dohlížela, řekl: „Jsem velmi nadšený z těchto vynikajících výsledků, které Federico napsal v tomto důležitém článku o naší spolupráci s týmem na velkém spirálovém zařízení. … když jsme spustili tento projekt – LHD Impurity Powder Dropper – v roce 2018 jsme doufali, že by to mohlo mít vliv na zadržování energie. Pozorování byla lepší, než jsme očekávali, s potlačením turbulence na velké části poloměru plazmy. děkujeme našim japonským kolegům, že nám dali příležitost, aby se náš tým těchto experimentů účastnil.“

Výsledky potěšily i japonské vědce. „Jsme velmi potěšeni a nadšeni z těchto výsledků,“ řekl Masaaki Osakabe, výkonný ředitel projektu LHD a vědecký poradce pro výzkum jaderné fúze na japonském ministerstvu jaderné energie MEXT. „Je nám také ctí spolupracovat s PPPL,“ řekl Osakabe. „Výsledky odhalené prostřednictvím této spolupráce poskytnou dobrý nástroj pro řízení vysoce výkonného plazmatu ve fúzním reaktoru.“

nadějný koncept

Stellarators, poprvé vytvořené v 50. letech 20. století pod vedením zakladatele PPPL Lymana Spitzera, jsou slibným konceptem s dlouholetými symetrickými magnetickými instalacemi tzv. Tocamex Jako průkopnické zařízení pro výrobu energie z jaderné syntézy. Historie relativně špatného tepelného omezení hrála roli při zadržování hvězd, které mohou fungovat v ustáleném stavu s malým rizikem plazmatických poruch, kterým tokamak čelí.

Fúze kombinuje prvky světla ve formě plazmy – horkého, nabitého stavu hmoty tvořené volnými elektrony a atomovými jádry neboli ionty, které tvoří 99 procent viditelného vesmíru – a uvolňuje obrovské množství energie. Tokamaky a stelarátory jsou primární magnetické konstrukce pro vědce, kteří hledají bezpečnou, čistou, prakticky neomezenou energii z fúze pro výrobu fúzní energie pro lidstvo.

Přestože se bór již dlouho používá k úpravě stěn a zlepšení zadržení v tokamaku, vědci nikdy předtím nezaznamenali „rozsáhlé snížení turbulencí a zvýšení teploty, jako jsou ty popsané v tomto článku“, podle papíru. Kromě toho, chybějící pozorování měla zničit výbuchy a částice, nazývané místní okrajové režimy (ELM), které se mohou vyskytovat v tokamacích a stelarátorech během vysokého zadržení nebo H-módu, fúze experimenty.

Výzkumný článek uvedl, že pozorované zlepšení tepla a zadržení v plazmatu LHD je pravděpodobně způsobeno snížením nestability takzvaného teplotního gradientu iontů (ITG), což má za následek poruchu, která způsobuje únik plazmatu z uzavřeného prostoru. Snížení turbulence kontrastuje s typem tepelných ztrát zvaným „neoklasický transport“, což je další hlavní příčina úniku částic z hvězdného prostoru.

nové kolo

Nyní probíhá nové kolo zkoušek LHD, které otestují, zda je zlepšení tepla a izolace trvalé pro rostoucí rozsah rychlostí vstřikování hmoty, hustoty plazmy a pevnosti zahřívání. Nespoli a jeho kolegové chtějí také vědět, zda práškový uhlík může působit jako bor. Bór vytváří na stěně dobrý povlak vězení Uhlík to neudělá, řekl, a my chceme zjistit, jestli je všechen prášek dobrý, nebo jestli je to bor, který zlepšuje podmínky.

Mezi další cíle patří hodnocení schopnosti boru zlepšit výkon plazmatu během procesu LHD v ustáleném stavu, který je schopen fungovat po extrémně dlouhou dobu. plazma Vybíjení až jednu hodinu. Experimenty, jako jsou tyto, by mohly přinést nové důkazy o hodnotě astrálního designu posouvajícího se vpřed.