Здесь рождаются новости.

Ученые снабдят человечество чистой энергией синтеза с помощью крошечных гранул

Исследователи нашли бериллию – твердому, серебристому металлу, давно используемому в рентгеновских аппаратах и космических кораблях – совершенно новую

Исследователи нашли бериллию – твердому, серебристому металлу, давно используемому в рентгеновских аппаратах и космических кораблях – совершенно новую роль, связанную с поиском энергии, от которой работает Солнце и другие звезды. Бериллий является одним из двух основных материалов, используемых для стенок в ITER – международной термоядерной установке, строящейся во Франции, чтобы продемонстрировать практичность термоядерной энергии. Теперь ученые из Принстонской лаборатории физики плазмы (PPPL) Министерства энергетики США (DOE) и General Atomics пришли к выводу, что введение крошечных бериллиевых гранул в ИТЭР может помочь стабилизировать плазму, которая питает реакции синтеза.

Эксперименты и компьютерное моделирование показали, что впрыскиваемые гранулы помогают создать условия в плазме, которые могут вызвать небольшие извержения, называемые граничными локализованными модами (ELMs). Если крошечные ELM происходят достаточно часто, то они предотвращают огромные извержения, которые могут остановить реакции синтеза и повредить установку ITER.

Ученые всего мира стремятся воспроизвести синтез на Земле для создания практически неисчерпаемого источника энергии для выработки электричества. Процесс включает в себя использование плазмы – очень горячего «супа» из свободно плавающих электронов и атомных ядер или ионов. Слияние ядер высвобождает огромное количество энергии.

В недавних экспериментах исследователи вводили гранулы углерода, лития и карбида бора – легких металлов, которые обладают несколькими свойствами бериллия – в токамак DIII-D National Fusion Facility, которым General Atomics управляет для Министерства энергетики в Сан-Диего.

«Эти легкие металлы являются материалами, обычно используемыми внутри DIII-D, и обладают несколькими свойствами, связанными с бериллием», – отметил физик PPPL Роберт Лансфорд, ведущий автор статьи, в которой сообщается о результатах в области ядерных материалов и энергии. Поскольку внутренняя структура трех металлов аналогична структуре бериллия, ученые делают вывод, что все эти элементы будут одинаково влиять на плазму ИТЭР. Физики также использовали магнитные поля для того чтобы плазма DIII-D была похожей на плазму, предсказываемую для ITER.

Эти эксперименты оказались первыми в своем роде. «Это первая попытка выяснить, как эти примесные пеллеты будут проникать в ИТЭР и достаточно ли они вызовут изменений в температуре, плотности и давлении, чтобы возникли ELM», – отметил Раджеш Маини, глава исследования граничной плазмы в PPPL и соавтор статьи. «В действительности эта техника инъекции гранул уже выглядит крайне полезной в данной сфере».

Если все будет так, как рассчитали ученые, то инъекция сможет снизить риск крупных ELM в ИТЭР. «Количество энергии, направляемой в первые стенки ITER самопроизвольно возникающими ELM, достаточно, чтобы нанести им серьезный ущерб», – сказал Лансфорд. «Если бы мы ничего с этим не сделали, то получили бы недопустимо короткий срок службы компонентов, возможно, детали пришлось бы менять каждые пару месяцев».

Лансфорд также использовал программу, созданную им самостоятельно и показавшую, что инъекция гранул бериллия диаметром 1,5 миллиметра, то есть толщиной с зубочистку, проникает в границу плазмы ИТЭР таким образом, что вызывает небольшие ELM. При таком размере нужная часть поверхности гранулы будет испаряться или аблировать, что позволит бериллию проникать в те участки в плазме, где наиболее эффективно могут запускаться ELM.

Следующий шаг будет состоять в том, чтобы рассчитать, действительно ли изменения плотности, вызванные гранулами в ITER, приводят к появлению ELM, как показывают эксперименты и моделирование. Это исследование в настоящее время проводится в сотрудничестве с международными экспертами в ИТЭР.

Исследователи предполагают, что инъекция гранул бериллия является лишь одним из многих инструментов, включая использование внешних магнитов и впрыскивание таблеток дейтерия, для управления плазмой в установках токамак в форме пончика, таких как ITER. Ученые надеются провести аналогичные эксперименты на Объединенном европейском токамаке (JET) в Соединенном Королевстве, являющемся в настоящее время крупнейшим в мире токамаком, чтобы подтвердить результаты своих расчетов. Лансфорд отмечает следующее: «Мы считаем, что для того чтобы по-настоящему справиться с проблемой ELM, всем нам понадобится куча разных методов».

Новости по теме:

  1. Индиец обнаружил внутри своей обуви детеныша кобры
  2. Видео: дикие ослы устроили беспорядок в окрестностях Калифорнии
  3. Ученые оценили потенциал деревьев в замедлении глобального потепления в будущем
  4. СМИ: что привело к разрыву отношений между Сайрус и Хемсвортом и как они справляются с этим

Новости партнёров: