Novo sistema regenera a camada protetora do interior do tokamak sem desligá-lo

Pesquisadores do Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) mostraram que um sistema que eles desenvolveram para fornecer boro em pó para um reator de fusão paredes do reator proteger e prevenir continuamente a degradação do plasma. Sua contaminação gradual por tungstênio é prejudicial à reação geral e apresenta um obstáculo para a construção de uma reação prática. reator de fusão representa.

morrem Fusão nuclear é uma forma de gerar energia barata, limpa e segura. No entanto, devido a inúmeras dificuldades técnicas, a humanidade ainda não conseguiu construir um reator de fusão que produza mais energia do que é alimentado e que sustente o processo de reação por um longo período de tempo.

Em reatores de fusão - o tipo mais comum é o tokamak - está aumentando Volfrâmio usado. Isso ocorre porque esse elemento é muito resistente a altas temperaturas. Este Plasma no entanto, pode danificar as paredes de tungstênio do reator, resultando na entrada de tungstênio e contaminação do plasma. O boro protege o tungstênio dos efeitos negativos e impede que ele entre no plasma. Além disso, absorve elementos indesejados como oxigênio, que pode entrar no plasma de outras fontes. Esses elementos podem resfriar o plasma e levar ao término da reação.

Fonte da imagem: Wikipedia; Aqueles

Precisávamos de uma maneira de usar o reator Bor revestir sem isso campo magnético do tokamak Os experimentos foram conduzidos no W Environment in Steady-State Tokamak (WEST) operado pela Comissão Francesa de Energias Alternativas e Energia Atômica (CEA) WEST - cuja primeira letra do nome do símbolo químico para Volfrâmio é derivado - é um dos poucos tokamaks, cujas paredes são feitas inteiramente de tungstênio. Além disso, este dispositivo é caracterizado por um recorde de longa duração Tempos de resposta Fora. Também foi escolhido como local de teste porque seus ímãs supercondutores são feitos de um material que será usado para construir ímãs para futuros reatores de fusão.

A fusão nuclear (reação de fusão) é um processo, que expira no sol. Envolve a fusão de elementos mais leves com os mais pesados, usando grandes quantidades de Energie ser gerado. São necessárias temperaturas muito altas para realizar a fusão. E são justamente essas altas temperaturas que apresentam um grande problema, atingem milhões de graus e representam um perigo para os materiais do reator, por isso o tungstênio refratário é revestido com boro para proteção. No entanto, as condições dentro do reator são extremas e a camada protetora está se desgastando. Ele precisa ser reaplicado. Portanto, um método teve que ser desenvolvido para restaurar o revestimento sem ter que desligar o reator com frequência. boro em um trabalhando tokamak contribuir é como limpar seu apartamento sem interromper sua rotina diária. Isso é muito útil porque significa que você não precisa gastar mais tempo limpando, explica Alberto Gallo da CEA vividamente.

O dispositivo desenvolvido pelos americanos é montado em cima do tokamak. Ele usa atuadores de precisãopara mover o pó dos funis para a câmara de vácuo do tokamak. O mecanismo utilizado permite ajustar com precisão a quantidade e a velocidade de aplicação do pó. O dispositivo é versátil e pode trabalhar não apenas com boro, mas também com outros materiais. Portanto, também será útil em reatores de fusão de outros projetos. Isso pode ser muito útil no futuro, diz Bodner.

Os resultados dos experimentos surpreenderam os próprios desenvolvedores do dispositivo. Descobriu-se que o boro injetado não protegia apenas o tungstênio. Descobrimos que jogar o pó em uma temperatura mais alta aumentou o confinamento do plasma, o que favoreceu a reação, acrescenta Bodner. Este fenômeno foi particularmente útil porque ocorreu sem a ocorrência de uma situação desfavorável. modo H ocorreu. Esta é uma condição em que o confinamento do plasma aumenta significativamente, causando instabilidade do plasma de borda (ELMs - Modos localizados de borda) ameaça. Os ELMs, por sua vez, levam à dissipação de calor fora do plasma, o que reduz a eficiência da reação geral e corre o risco de danificar os componentes do reator. "É uma ótima notícia que somos capazes de alcançar o confinamento de plasma tão bom quanto o modo H, mas sem entrar no modo H e arriscar criar ELMs", entusiasma-se Bodner.

Para um futuro próximo, os cientistas estão planejando experimentos nos quais querem testar quanto do boro adicionado realmente causa uma camada protectora forma nas paredes do reator. Esse conhecimento permitirá que eles entendam como o sistema de entrega de pó otimizar.