Il nuovo sistema rigenera lo strato protettivo dell'interno del tokamak senza spegnerlo

I ricercatori del Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) hanno dimostrato che un sistema che hanno sviluppato per fornire polvere di boro ad un reattore a fusione pareti del reattore proteggere e prevenire continuamente la degradazione del plasma. La sua graduale contaminazione da parte del tungsteno è dannosa per la reazione complessiva e rappresenta un ostacolo alla costruzione di una pratica reattore a fusione rappresenta

* Fusione nucleare è un modo per generare energia economica, pulita e sicura. Tuttavia, a causa di numerose difficoltà tecniche, l'umanità non è ancora riuscita a costruire un reattore a fusione che produca più energia di quella che gli viene immessa e sostenga il processo di reazione per un lungo periodo di tempo.

Nei reattori a fusione, il tipo più comune è il tokamak - sta aumentando Wolfram Usato. Questo perché questo elemento è molto resistente alle alte temperature. Quella Plasma tuttavia, può danneggiare le pareti di tungsteno del reattore, provocando l'ingresso di tungsteno e la contaminazione del plasma. Il boro protegge il tungsteno dagli effetti negativi e ne impedisce l'ingresso nel plasma. Inoltre, assorbe elementi indesiderati come Ossigeno, che può entrare nel plasma da altre fonti. Questi elementi possono raffreddare il Plasmi e portare alla cessazione della reazione.

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Avevamo bisogno di un modo per usare il reattore Vive rivestire senza quello campo magnetico del tokamak Gli esperimenti sono stati condotti presso il W Environment in Steady-State Tokamak (WEST) gestito dalla Commissione francese per le energie alternative e l'energia atomica (CEA).WEST - la cui prima lettera del nome dal simbolo chimico per Wolfram è derivato - è uno dei pochi tokamak, le cui pareti sono interamente realizzate in tungsteno. Inoltre, questo dispositivo è caratterizzato da tempi da record Tempi di risposta fuori. È stato anche scelto come sito di prova perché i suoi magneti superconduttori sono realizzati con un materiale che verrà utilizzato per costruire magneti per i futuri reattori a fusione.

La fusione nucleare (reazione di fusione) è un processo, che scade al sole. Implica la fusione di elementi più leggeri con quelli più pesanti, utilizzando grandi quantità di Energia essere generato. Per eseguire la fusione sono necessarie temperature molto elevate. E proprio queste alte temperature rappresentano un grosso problema: raggiungono milioni di gradi e rappresentano un pericolo per i materiali del reattore, per questo motivo il tungsteno refrattario è rivestito di boro per protezione. Tuttavia, le condizioni all'interno del reattore sono estreme e lo strato protettivo si sta consumando. Deve essere riapplicato. Pertanto, è stato necessario sviluppare un metodo per ripristinare il rivestimento senza dover spegnere frequentemente il reattore. boro in uno tokamak funzionante contribuire è come pulire il proprio appartamento senza interrompere la routine quotidiana. Questo è molto utile perché significa che non devi dedicare tempo extra alla pulizia, spiega in modo vivido Alberto Gallo di CEA.

Il dispositivo sviluppato dagli americani è montato sopra il tokamak. Utilizza attuatori di precisioneper spostare la polvere dalle tramogge nella camera a vuoto del tokamak. Il meccanismo utilizzato consente di regolare con precisione la quantità e la velocità di applicazione della polvere. Il dispositivo è versatile e può funzionare non solo con il boro, ma anche con altri materiali. Sarà quindi utile anche in reattori a fusione di altri modelli. Potrebbe essere molto utile in futuro, afferma Bodner.

I risultati degli esperimenti hanno sorpreso gli stessi sviluppatori del dispositivo. Si è scoperto che il boro iniettato non proteggeva solo il tungsteno. Abbiamo scoperto che lanciare la polvere in modo che fosse a una temperatura più alta aumentava il confinamento del plasma, il che favoriva la reazione, aggiunge Bodner. Questo fenomeno è stato particolarmente utile perché si è verificato senza il verificarsi di uno sfavorevole Modalità H si è verificato. Questa è una condizione in cui il confinamento del plasma aumenta in modo significativo, causando instabilità del plasma marginale (ELM - Modalità localizzate perimetrali) minaccia. Gli ELM, a loro volta, portano alla dissipazione del calore all'esterno del plasma, che riduce l'efficienza della reazione complessiva e rischia di danneggiare i componenti del reattore. "È un'ottima notizia che siamo in grado di ottenere il confinamento del plasma come in modalità H, ma senza entrare in modalità H e rischiare di creare ELM", afferma con entusiasmo Bodner.

Per il prossimo futuro, gli scienziati stanno pianificando esperimenti in cui vogliono testare quanto del boro aggiunto causi effettivamente a strato protettivo si formano sulle pareti del reattore. Questa conoscenza consentirà loro di capire come il sistema di erogazione della polvere per ottimizzare.