Fizycy z PPPL zaproponowali ogrzewanie plazmy przed jej sprężaniem — ScienceDaily
W USA fizycy z Princeton Plasma Physics Laboratory amerykańskiego Departamentu Energii (PPPL) obliczyli potencjalnie skuteczniejszą drogę do zapłonu termojądrowego: najpierw ogrzewać plazmę, a dopiero potem zwiększać jej gęstość. Taka sekwencja może wymagać znacznie mniej energii niż podejścia zakładające początkowe sprężanie plazmy, podaje ScienceDaily.
Praca Luisa Delgado-Aparicio, Masayukiego Ono i Jonathana Menarda została opublikowana w czasopiśmie Physical Review Letters. Badacze rozszerzyli kryterium Lawsona — matematyczny warunek opisujący, czy plazma może wystarczająco długo pozostawać gorąca i gęsta, aby podtrzymywać reakcję termojądrową bez dodatkowego zewnętrznego ogrzewania.
Dodatkowe czynniki zapłonu
W nowym modelu naukowcy uwzględnili cztery procesy, które mogą wpływać na osiągnięcie i utrzymanie zapłonu: gromadzenie się helu jako produktu reakcji, przedostawanie się zanieczyszczeń z wewnętrznej powłoki reaktora, promieniowanie synchrotronowe elektronów w polach magnetycznych oraz straty ciepła z plazmy.
Więcej aktualnych wiadomości na kanale UA.News w Telegramie Telegram.
Autorzy przeanalizowali tak zwane siodło Cordeya — obszar na granicy między plazmą wymagającą zewnętrznego podgrzewania a plazmą zdolną do podtrzymywania reakcji własnym ciepłem. Do oceny wykorzystali współczynnik Q, który porównuje moc reakcji termojądrowych z mocą zewnętrznego ogrzewania. W wyidealizowanej plazmie z czystym paliwem obszar ten odpowiada w przybliżeniu Q = 5, jednak zanieczyszczenia i silne pola magnetyczne mogą podnosić wymaganą wartość.
Wpływ wolframu i kolejne testy
Według obliczeń zespołu domieszka wolframu w stężeniu jednej części na 10 tysięcy może w przybliżeniu dwukrotnie zwiększyć ciśnienie wymagane do zapłonu. Wolfram jest stosowany do wewnętrznych ścian ponad tuzina instalacji termojądrowych nowej generacji ze względu na swoją odporność na wysokie temperatury, ale jego przedostawanie się do plazmy może komplikować działanie reaktora.
Badanie ma charakter teoretyczny: proponowane podejście nie zostało jeszcze sprawdzone eksperymentalnie. Zespół PPPL planuje badać je za pomocą symulacji komputerowych. Wnioski mogą mieć zastosowanie przy projektowaniu tokamaków i stellaratorów, w których plazma jest utrzymywana przez silne pola magnetyczne.
