Dláždí cestu pro závod na fúze

Upgradujte plazmovou nádobu Asdex. Níže vidíte vychylovací desky vychylovače. Půjčka: © Volker Rohde

21. března 1991 zřídila Asdex Upgrade Experimental Institution of Max Planck Institute for Garcing Plasma Physics první plazma,

Již 30 let připravuje Asdex Upgrade cestu pro elektrárnu, která vyrábí klimaticky neutrální energii. Stanice spojování Tokamak byla během tohoto období mnohokrát rozšířena a vylepšena. V neposlední řadě z tohoto důvodu poskytuje mnoho poznatků o designu a provozu dalších fúzních stanic. Například tým Asdex Upgrade vytvořil scénáře pro provoz zkušebního závodu Jet ve Velké Británii a ve Francii, pilotní závod Iter, stejně jako prognózy pro plánovaný demonstrační závod. Změna v polovině roku 2022 má za cíl připravit závod na budoucnost.

Účelem studie fúze je vytvořit elektrárnu šetrnou ke klimatu. Stejně jako slunce je jeho účelem získat energii fúzí atomových jader. Jeho palivem je extrémně tenký ionizovaný plynný vodík – plazma. Pro zapálení fúzního plamene musí být plazma uzavřena v magnetických polích téměř bez kontaktu, zahřátá na 100 milionů stupňů.

Aby regulovali interakci přilehlých stěn horkého paliva,, vytvořili vědci z Institutu Maxe Plancka pro fyziku plazmatu Asdex Upgrade, který rostlině dal název Axial symetric divertor experiment. Pomocí přídavného magnetického pole vychylovací pole odstraňuje nečistoty z plazmy a zlepšuje její tepelnou izolaci.

Upgrade plazmy Asdex:

Podívejte se na upgrade plazmy Asdex. Okraj plazmy je směrován na pevné vychylovací desky uvnitř nádoby. Kredit; © MPI pro fyziku plazmatu

Na rozdíl od svého předchůdce, Asdex Upgrade, jsou však jeho průhyby plazmatu a pevnostní charakteristiky, zejména zatížení stěny density hustoty, lépe přizpůsobeny budoucím podmínkám elektrárny. Vybaveno výkonným plazmovým ohřívačem բարդ Díky sofistikovanému plazmovému zobrazovacímu zařízení lze Asdex Upgrade poté použít k vývoji potenciálních provozních režimů elektrárny. Do dnešního dne závod odpověděl na výzkumné otázky s 38 700 emisemi plazmy pro Jet European և International Test Reactor Iter, stejně jako pro plánovanou demonstrační elektrárnu.

Wolframová stěna pro plazmovou nádobu

S upgradem Asdex vědci učinili významný krok směrem k budoucí fúzní továrně, když namísto uhlíku pokryli stěnu plazmové nádoby wolframem. Uhlík má významné výhody pro experimentální rostliny. Není však vhodný pro provoz elektrárny, protože je extrémně degradován plazmou a váže příliš mnoho paliva. Díky vysoké teplotě tání se wolfram, alespoň v zásadě, hodí jako materiál stěny. Plazma se ale rychle ochladí i díky nejmenší směsi atomů wolframu, které se opakovaně uvolňují ze zdi. Po mnoha pokusech byl aktualizační tým Asdex schopen tento problém překonat.

Přímé důsledky tohoto úspěchu. Během generální opravy v roce 2011 obdržel evropský společný podnik společnosti Jet deflektor wolframu. Tým Iter z Mezinárodního zkušebního reaktoru se rozhodl opustit předem naplánované experimenty s uhlíkovým přepojovačem a jít rovnou k wolframu. Wolfram je také ukázkovým rostlinným materiálem.

Injekce vodíku zabraňuje nestabilitě

Interakce nabitých částic plazmy s omezeným magnetickým polem může způsobit řadu poruch izolace plazmy. Patří mezi ně nestability v plazmové hraně nebo ELM (režimy lokalizované hrany). V tomto procesu ztrácí okrajová plazma na krátkou dobu svůj uzávěr և pravidelně uvolňuje částice plazmy a energii na stěny cévy. Přestože to zvládnou středně velké rostliny, jako je Asdex Upgrade, ve velkých stanicích, jako je Iter, může být deflektor přetížen. Abychom tento problém vyřešili, byly pro Asdex Upgrade vyvinuty postupy pro prevenci nestabilit. Šestnáct malých magnetických spirál v plazmové nádobě svými poli zcela potlačuje nestabilitu. Druhá metoda začíná na nejvzdálenějším okraji plazmy. Pokud je možné umístit správné plazmatické vejce pomocí magnetického pole k zajištění dostatečně vysokých hustot částic vstřikováním vodíku, nelze ELM vyvinout.

Zajištění nepřetržitého provozu

Nepřetržitý provoz zaručují fúzní zařízení tokamového typu, jako je Asdex Upgrade, Jet nebo Iter, které staví magnetickou skříň se dvěma superponovanými magnetickými poli. tok v plazmě. Spojením magnetických polí se siločáry zkroutí tak, že pokrývají plazmu. Tok plazmy je obvykle indukován transformátorovou cívkou v plazmě. Na rozdíl od sofistikovanějších akcelerátorů celý systém pracuje na puls, což je nevýhoda momentů.

Vědci z Institutu Maxe Plancka pro fyziku plazmatu studují různé metody kontinuálního výskytu proudu v plazmě. Například vstřikováním vysokofrekvenčních vln nebo částic paprsků, které vysílají do plazmy další proud. Systém se jim tedy podařilo spustit téměř bez transformátoru, poprvé v praxi v automobilu s odpovídající kovovou vnitřní stěnou. Pokud by Asdex Upgrade nebyl vybaven běžnou měděnou baterií vysílače, ale supravodivými magnetickými cívkami (jako tomu bylo u Iteru), mohla by být tato fáze prodloužena mnohem déle, možná až do nepřetržitého provozu.

Co se stane příště?

Během 30 let provozu Asdex Upgrade byl deflektor několikrát upraven a optimalizován. Vědci nyní chtějí jít o krok dále a vyzkoušet novou deviantní myšlenku. Dvě další magnetické cívky na střeše plazmové nádoby jsou navrženy tak, aby odstranily vychylovací pole, takže energie z plazmy je distribuována na větší plochu. Zahájení montáže šroubů je naplánováno na polovinu roku 2022. Taková rozšíření rovněž umožní provést další výzkum na místě Garching s cílem řešit problémy budoucího demonstračního závodu. „V mnoha ohledech lze upgrade Asdex chápat jako projekt elektrárny na hutě,“ uvedl Arne Cullenbach, vedoucí projektu Leader. „Spolu s nově vyvinutými počítačovými kódy poskytuje vzorek emisí vyvinutý za 30 let spolehlivé informace pro elektrárnu.“

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Líheň je otevřená, stanici zabírá 10 členů posádky

Nově přidaný personál stanice, který se skládal z 10 členů, se shromáždil v servisní jednotce Zvezda, aby uspořádali uvítací ceremoniál s rodinnými příslušníky a...

Chronické virové infekce mohou mít hluboký trvalý účinek na imunitu člověka, podobně jako stárnutí

Analýza topologie sítě funkce imunitního systému představující desítky integrovaných buněčných odpovědí, které jsou během odstraňování viru hepatitidy C u lidí obráceny. Zkoumané signální...

Byly odhaleny bizarní dýchací orgány 450 milionů let starých mořských živočichů

Zápočet: UCR Trilobité měli při dýchání jednu nohu Nová studie našla první důkazy o vysoce vyvinutých dýchacích orgánech u mořských živočichů starých 450 milionů let. ...

“Čmáranice světla” v reálném čase

Vědci z Tokijské metropolitní univerzity vyvinuli zjednodušený algoritmus pro převod volně nakreslených čar na standardním stolním procesoru na hologramy. Dramaticky snižují náklady na...

Mineralogie hluboké kůry Země pohání hotspoty pro domácí život

Tým DeMMO Field zleva doprava: Lily Mumper, Britney Kruger a Caitlin Cesar vzorky zlomenin z vrtné soupravy DeMMO. Kredit: © Matt Kapost Pod zeleným...

Newsletter

Subscribe to stay updated.