Мелкие гранулы помогут получить чистую термоядерную энергию
Физики из Лаборатории физики плазмы Принстонского университета выяснили, что введение мелких гранул бериллия в термоядерный реактор стабилизирует плазму, питающую синтез энергии.
Исследователи рассматривали Международный термоядерный экспериментальный реактор (МТЭР), строящийся во Франции, сообщает sciencedaily.com. Бериллий – один из 2 основных компонентов его стен. Эксперименты и компьютерные симуляции показали, что введение гранул помогает создать условия, в которых плазма вызывает мелкие вспышки, называемые локализованными по краям модами (ЛКМ). При частом появлении, они препятствуют крупным извержениям, способным помешать реакции синтеза и повредить оборудование МТЭР.
Ученые всего мира пытаются воссоздать термоядерные процессы на Земле для получения неисчерпаемого источника электричества. Он основан на плазме, смеси очень горячих, свободно движущихся электронов и атомных ядер. Слияние последних высвобождает большое количество энергии.
Исследователи вводили гранулы углерода, лития и карбида бора – легкие металлы, по некоторым свойствам напоминающие бериллий – в национальный термоядерный реактор DIII-D Сан-Диего, управляемый General Atomics.
«Эти материалы часто используются на таких объектах», — сказал Роберт Лансфорд, ведущий автор статьи, опубликованной в Nuclear Materials and Energy.
Учитывая схожесть внутренней структуры, ученые предположили, что эти соединения будут влиять на плазму МТЭР как бериллий. Физики также использовали магнитные поля, чтобы плазма в DIII-D соответствовала условиям, ожидаемым в экспериментальном реакторе. Это – первые в своем роде эксперименты.
«Мы впервые попытались определить, как гранулы будут проникать в МТЭР, и удастся ли добиться достаточного изменения температуры, плотности и давления для появления ЛКМ, — сказал Раджеш Майни, соавтор работы. – Похоже, что введение таких гранул даст желаемые результаты».
Без подобной модификации, по мнению Лансфорда, сильные ЛКМ, возникающие в реакторе, будут повреждать стенки, заставляя менять детали каждые пару месяцев. Специалист использовал собственную программу, показывающую, что гранулы бериллия, размером 1,5 мм, будут проникать в плазму МТЭР, достигая зон, оптимальных для генерирования небольших модов. На следующем этапе ученые хотят экспериментально проверить, будут ли вызванные примесями изменения плотности провоцировать ЛКМ, как предсказывают расчеты. Это исследование будет проведено при сотрудничестве со специалистами МТЭР.
