Tokamaky sú zariadenia používané pri fúzii s magnetickým obmedzením. Pri týchto reakciách sa využíva silné magnetické pole na riadenie a zadržiavanie horúcej fúznej palivovej plazmy v jadre reaktora. Plazma sa zahrieva na vysoké teploty vstrekovaním neutrálneho lúča alebo rádiofrekvenčným ohrevom. Hlavným cieľom je udržať stabilný stav plazmy, v ktorom môžu fúzne reakcie prebiehať nepretržite, poskytujúc neobmedzený zdroj energie.
Nedávna štúdia vedcov z Oakridge National Laboratory (ORNL), Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) a Tokamak Energy Ltd znamená veľký prelom vo výskume energie jadrovej syntézy. Tím dosiahol teploty takmer 100 miliónov stupňov Celzia, ktoré sú potrebné na to, aby fúzne elektrárne vyrábali komerčnú energiu.
Navyše v kompaktnom tokamaku dosiahli vysoké teploty, čo sa ešte nikomu nepodarilo!
V tejto štúdii sa vedci zamerali na zlepšenie prevádzkových podmienok sférického tokamaku (ST) s vysokým poľom s názvom ST40. V porovnaní s inými termonukleárnymi prístrojmi sa prístroj ST40 vyznačuje menšími rozmermi a sférickou plazmou.
Tím použil prístup podobný tomu, ktorý sa používal v 1990. rokoch pri tokamaku TFTR, ktorý generoval viac ako 10 miliónov wattov fúznej energie. ST40 pracoval v toroidnom (tvare šišky) magnetickom poli s intenzitou tesne nad 2 Tesla.
Na ohrev plazmy tím použil 1,8 milióna wattov vysokoenergetických neutrálnych častíc. Plazmový výboj, respektíve obdobie, kedy aktívne prebiehali termonukleárne reakcie, síce trvalo len 0,15 sekundy, no teplota iónov v jadre dosiahla viac ako 100 miliónov stupňov Celzia.
Na meranie teplôt iónov tím použil transportný kód TRANSP vyvinutý v PPPL. Tento kód je užitočný, pretože berie do úvahy namerané teplotné profily nečistôt a deutéria, hlavného paliva používaného vo fúznych reaktoroch.
Zistili, že teplotný rozsah pre nečistoty presahuje 8,6 keV (asi 100 miliónov stupňov Celzia), zatiaľ čo teplotný rozsah pre deutérium je blízko tejto hodnote. Toto zistenie naznačuje, že metóda zahrievania použitá v experimente bola účinná pri dosahovaní požadovaných vysokých teplôt.
Výsledky dávajú optimizmus pre budúci rozvoj termonukleárnych elektrární na báze kompaktných sférických vysokopoľných tokamakov. Tieto pokroky by mohli viesť k efektívnejším a ekonomicky životaschopnejším riešeniam v oblasti energie jadrovej syntézy, ktoré ponúkajú sľubnú cestu k udržateľnej a čistej výrobe energie.
Prečítajte si tiež: