Os físicos do JET estão prontos para testar o combustível para o tokamak ITER

O tokamak britânico Toro europeu comum (JET) em breve começará a testar uma mistura de combustível que será usada no futuro ITER, o maior reator de fusão experimental do mundo. A fusão nuclear é um processo que ocorre ao sol. Dominá-los pode fornecer à humanidade uma fonte quase inesgotável de energia limpa.

JET é 10 vezes menor que ITER. Em dezembro estava lá com experimentos trítio começasse. Com isso, a humanidade lidera pela primeira vez desde 1997 Reações de fusão com quantidades significativas deste elemento.

Em junho deste ano, começarão os testes em que quantidades iguais de trítio e Deutério estão envolvidos na reação. É exatamente assim que o ITER funcionará, para que possamos obter mais energia da fusão do que colocamos nela. Até agora, a humanidade não foi capaz de gerar nenhum ganho líquido de energia com a fusão.

Vídeo apenas como exemplo.  

Finalmente, após anos de preparação, chegamos ao ponto em que podemos começar os testes. Estamos prontos, diz Joelle Mailloux, que dirige o programa de ciências do JET. Os experimentos do JET ajudarão os cientistas a prever como isso funcionará Plasma no ITER e ajuste os parâmetros operacionais do tokamak grande de acordo. Esta é a simulação mais próxima das condições do ITER que podemos fazer no momento, explica Tim Luce, cientista-chefe da Experimento ITER. Os testes para os quais o JET está se preparando são o culminar de 2 décadas de pesquisa. O ITER deverá estar operacional em 2025. Neste momento, haverá baixas energias nele Reações realizado com hidrogênio. A partir de 2035, porém, só usará trítio e deutério na proporção de 1: 1. Tanto o ITER quanto o JET usam um campo magnético muito forte para manter e comprimir o plasma. As temperaturas no JET podem chegar a 100 milhões de graus Celsius. Isso é muitas vezes maior do que no centro do sol.

Os últimos experimentos que a humanidade fez com a fusão do trítio foram feitos apenas no JET. O objetivo era estabelecer um recorde para a relação entre a energia ganha e a energia usada. JET estabeleceu um recorde de Q = 0,67 que ainda é válido hoje. O objetivo da experiência deste ano é alcançar um resultado semelhante e manter a reação por pelo menos 5 segundos. Dessa forma, os cientistas querem obter dados sobre o comportamento do plasma por um período mais longo.

Trabalhando com trítio apresenta aos especialistas novos desafios. Os especialistas em JET passaram os últimos 2 anos ajustando seus equipamentos e preparando-os para trabalhar com este elemento radioativo. O trítio tem meia-vida muito curta, ocorre naturalmente em vestígios e é produzido como um produto intermediário por usinas nucleares. A produção mundial total de trítio é de apenas 20 quilos.

Assim que o Experimentos com trítio o interior do JET torna-se radioativo e não deve ser introduzido durante 18 meses. Tivemos que mudar nossos procedimentos. Tudo tem que funcionar na primeira vez. Não poderemos entrar lá e ajustar nada, explica Ian Chapman. Durante os testes, o JET usará menos de 60 gramas de trítio, que é reciclado. Combustível que contém uma fração de grama de trítio é adicionado de 3 a 14 vezes ao dia tokamak injetado. Cada uma dessas injeções é um experimento separado com parâmetros ligeiramente diferentes, e cada uma dá aos cientistas de 3 a 10 segundos de dados úteis. Desta forma, queremos verificar nosso conhecimento atual e usá-lo para trabalhos futuros, diz Mailloux. Em alguns experimentos, apenas o trítio é usado, em outros é usado trítio e Deutério usado em proporções iguais.

Com os dois tipos de experimentos, os pesquisadores querem entender como uma maior massa de trítio afeta o comportamento do plasma afeta. Este elemento tem dois nêutrons em seu núcleo, enquanto o deutério tem um e o hidrogênio - nenhum. Esta pesquisa ajudará a prever o que acontecerá no ITER no futuro. Isso ocorre porque a massa dos isótopos afeta o campo magnético ou a temperatura do plasma. “Precisamos investigar o que está acontecendo lá e por que está acontecendo”, explica Anna White, uma física de plasma do MIT.

Outra diferença importante em relação aos últimos experimentos com trítio em 1997 é que o interior do JET agora é forrado com os mesmos materiais de proteção que o interior de ITER. Como esses materiais podem fornecer energia ao plasma e resfriá-lo, é fundamental entender como eles afetam a fusão. E não se esqueça de outro fator muito importante. Pessoas. Os últimos experimentos com trítio foram realizados há 24 anos. A nova geração de físicos não tem absolutamente nenhuma experiência com esse elemento. Agora eles têm a oportunidade de aprender com colegas mais experientes.