MIT Fusion Reactor устанавливает еще одну запись перед тем, как быть закрытым для хорошего
Экспериментальный термоядерный реактор MIT, Alcator C-Mod, разрушает запись давления плазмы в последний день работы.
В 2005 году этот же реактор установил предыдущий рекорд давления в плазме 1, 77 атмосферы. Хотя реактор улучшил рекорд давления почти на 15%, отсутствие государственного финансирования привело к его остановке.
Прежде чем закрыть реактор Tokamak (пончик) навсегда, команда MIT, которой нечего терять, решила подтолкнуть устройство к своим пределам. По словам Эрла Мармара, руководство команды, новые эксперименты были обнаружены без ущерба для реактора.
Исследователь Тед Голфинопулос выполняет техническое обслуживание в MIT's Alcator C-Mod. Изображение предоставлено Computerworld
Рекордный эксперимент достиг плазменного давления в 2, 05 атмосферы при 35 миллионах градусов Цельсия. Понижая 1, 4 млн. Ампер, реактор испытал 300 триллионов реакций слияния в секунду.
Дейл Мид, бывший заместитель директора Принстонской лаборатории плазменной физики, отметил, что реактор Массачусетского технологического института был очень успешным, и новый рекорд весьма примечателен. Он добавил, что недавний отчет подтверждает, что магнитное удержание будет хорошим направлением для последующих исследований в области фьюжн.
Проблемы энергетической энергии
Энергия Fusion - это сила звезд. Однако повторение этого процесса на Земле нелегко. Принцип энергии слияния состоит в том, что энергия и материя взаимозаменяемы и, согласно уравнению Эйнштейна, $$ E = mc ^ {2} $$, крошечный бит материи может производить огромное количество энергии.
Существует несколько способов сплавления атомов, которые нельзя использовать в практическом термоядерном реакторе. Например, бомба слияния запускается небольшой бомбой деления; однако этот неконтролируемый процесс не является устойчивым вариантом для термоядерного реактора.
Альтернативным методом является использование ускорителя частиц для объединения отдельных атомов в один. К сожалению, это не принесет достаточного количества энергии для целей общего потребления энергии.
Ученые уже более пятидесяти лет экспериментируют в попытках построить практический термоядерный реактор. И тем не менее, большой выигрыш не кажется достижимым еще несколько десятилетий.
Проще говоря, реактор слияния нагревает атомы до очень высокой температуры (до ста миллионов градусов), сохраняя при этом их содержание. Следовательно, может быть достигнуто состояние, называемое плазмой, которая представляет собой свободно текущую массу протонов и электронов.
Высокие температуры, достаточная плотность и удержание - как указано критерием Лоусона - являются ключевыми элементами реакции синтеза. В этих условиях атомы вынуждены друг к другу и с мощным высвобождением энергии оба атома становятся едиными. Энергия выделяется в виде тепла и может использоваться таким же образом, как и использование тепла от ископаемых видов топлива.
Необходимо создать некоторую энергию для образования плазмы и начать реакцию. Все современные исследовательские реакторы уже создали слияние. Однако есть одна серьезная проблема: энергия, которую мы вводим для начала и сохранения реакции, - это больше, чем сила, которую мы получаем от нее. Сколько энергии требуется реактору "" src = "// www.allaboutcircuits.com/uploads/articles/Fig2m1024.jpg" />
Внешний вид Alcatel C-Mod. Изображение предоставлено Computerworld
Существует два возможных метода ограничения плазмы: инерционное и магнитное удержание. Здесь мы кратко рассмотрим эти два метода.
Инерционное удержание
Сплошность инерционного удержания является одним из двух основных потенциальных решений для строительства термоядерного реактора. Этот метод использует высокоэнергетические лазерные пучки для нагрева топлива реакций ядерного синтеза. Тепло взрывает внешний слой топлива, который представляет собой шарик из нескольких миллиграммов Дейтерия и Трития, который ускоряет оставшуюся часть топлива внутрь. Ускорение и достигнутое сжатие могут быть достаточно сильными, чтобы инициировать реакции синтеза.
Когда техника была изобретена в 1970-х годах, люди думали, что скоро это станет практическим способом достижения мощности синтеза. Однако последующие эксперименты показали, что потребляемая мощность больше, чем достигнутая мощность. В октябре 2013 года реактор слияния из Национального института воспламенения мог провести эксперимент с положительной энергией.
Плотность и температура, достигаемые при имплозии инерциального удержания, могут соперничать с теми, которые находятся в центре Солнца. Изображение предоставлено Wikipedia
Магнитное удержание
Плазма чрезвычайно жаркая и должна быть ограничена; в противном случае он быстро остынет. Из-за очень высокой температуры плазмы невозможно использовать какой-либо твердый материал для ее ограничения. Чтобы обойти эту проблему, исследователи используют магнитные поля для содержания атомов. Вводя дальнейшую и дальнейшую энергию в виде тепла, ограниченные атомы могут вызывать реакции синтеза.
Токамак, изобретенный в 1950-х годах советскими физиками, представляет собой реактор слияния, который использует два ортогональных магнитных поля для ограничения плазмы. Токамак основан на проводимости плазмы и пропускает через нее ток, создавая магнитное поле, называемое полоидальным полем. Это поле дополнительно ограничивает плазму.
Магнитное удержание представляется более перспективным, чем метод инерционного удержания, особенно после недавней записи давления в плазме, установленной реактором MIT.
Международный термоядерный экспериментальный реактор (ИТЭР)
Министерство энергетики направило свою финансовую поддержку на сверхпроводящий реактор стоимостью 30 миллиардов долларов во Франции под названием ITER. Это оставило реактор MIT без дополнительной поддержки и закрыло его после 23 лет эксплуатации.
ИТЭР, который почти в 800 раз больше реактора Массачусетского технологического института, является крупнейшим в мире Токомаком с ожидаемой тепловой мощностью 500 МВт. Семь стран, включая США, сотрудничают в создании ИТЭР. Строительство ИТЭР, стоимость которого оценивается в 40-50 миллиардов долларов, началась во Франции в 2007 году, и он не будет подключен к сети до 2027 года.
Вид с воздуха на ИТЭР. Изображение предоставлено Computerworld
Реактор слияния может иметь ряд преимуществ перед источником энергии деления. Топливом для мощности плавления являются изотопы водорода, которые обильны на Земле. И реакция не вызывает атмосферных загрязнений или долгоживущих токсичных побочных продуктов. Кроме того, мощность плавления вырабатывает мало радиоактивных отходов по сравнению с реакторами деления.
Неожиданная чистая энергия источника плавления должна когда-нибудь быть достижимой; однако нам нужно предоставить исследователям достаточно времени и ресурсов. В противном случае, мы не можем ожидать, что они упорно работать и быть инновационными, будучи постоянно беспокоится об их финансовой поддержке.
Результаты последнего эксперимента из выведенного из эксплуатации реактора MIT были представлены на конференции МАГАТЭ по энергетической энергетике в Киото 17 октября.