Tokamak-geometri og parameterutviklingen til en BRANN-modus. a, Plasmakonfigurasjonen av en FIRE-modus i KSTAR. Fargen på linjene indikerer ionetemperaturen i kiloelektronvolt, med 10 keV tilsvarende ≈120 millioner kelvin. b–i, tidsutviklingen av hovedfysikk- og ingeniørparametre (skudd 25860). b, Plasmastrømmen (Is), toroidal magnetisk feltstyrke ved den magnetiske aksen (BT), nøytral stråleinjeksjonskraft (PNBI) og elektronsyklotronresonansvarmekraft (PECH). c, Forbedringsfaktorene for energibegrensning i forhold til ITER89P og IPB98(y,2) skaleringsloven (H)89 og H98y2) og lagret plasmaenergi (WMHD). d, linjegjennomsnittet elektrontetthet (ne) og linjegjennomsnittet hurtigiontetthet fra NUBEAM-beregninger (nrask). e, den sentrale ion- og elektrontemperaturen (Ti,0 og Te,0). f, Den utslippsintensitet. g, sløyfespenningen. h, den indre induktansen (lJeg), normalisert beta (βN) og de magnetiske svingningene oppdaget av Mirnov-spoler. i, karbonlinjens strålingsintensitet fra C2+→3+. Kreditt: Natur (2022). DOI: 10.1038/s41586-022-05008-1
Et team av forskere tilknyttet flere institusjoner i Sør-Korea som jobber med to kolleger fra Princeton University og en fra Columbia University har oppnådd en ny milepæl i utviklingen av fusjon som energikilde – de genererte en reaksjon som ga temperaturer på 100 millioner Kelvin og varte i 20 sekunder. I papiret deres publisert i tidsskriftet Naturbeskriver gruppen arbeidet deres og hvor de planlegger å ta det i løpet av de neste årene.
De siste årene har forskere forsøkt å skape bærekraftig fusjonsreaksjoner innsiden kraftverk som et middel for å generere varme for konvertering til elektrisitet. Til tross for betydelig fremgang er hovedmålet fortsatt ikke nådd. Forskere som jobber med problemet har funnet det vanskelig å kontrollere fusjonsreaksjoner – de minste avvikene fører til ustabiliteter som hindrer reaksjonen i å fortsette. Det største problemet er å håndtere varmen som genereres, som er i millioner av grader. Materialer kunne ikke holde plasma så varmt, selvfølgelig, så det leviteres med magneter.
To tilnærminger har blitt utviklet: Den ene kalles en kanttransportbarriere – den former plasmaet på en måte som hindrer det i å rømme. Den andre tilnærmingen kalles en intern transportbarriere, og det er den typen som brukes av forskerne som jobber ved Koreas Superconducting Tokamak Advanced Research Center, stedet for den nye forskningen. Det fungerer ved å skape et område med høyt trykk nær midten av plasmaet for å holde det under kontroll.
Forskerne bemerker at bruk av den interne transportbarrieren resulterer i mye tettere plasma enn den andre tilnærmingen, og det er derfor de valgte å bruke den. En høyere tetthet, bemerker de, gjør det lettere å generere høyere temperaturer nær kjernen. Det fører også til lavere temperaturer nær kantene av plasmasom er lettere for utstyret som brukes til inneslutning.
I denne siste testen på anlegget klarte teamet å generere varme opp til 100 millioner Kelvin og holde reaksjonen i gang i 20 sekunder. Andre lag har enten generert lignende temperaturer eller har holdt reaksjonene sine i gang i tilsvarende tid, men dette er første gang begge har blitt oppnådd i en reaksjon.
Forskerne planlegger deretter å ettermontere anlegget for å bruke det de har lært i løpet av de siste årene med forskning, og erstatte noen komponenter, for eksempel karbonelementer på kammerveggene med nye laget av wolfram, for eksempel.
Fusjonssimuleringskode utviklet for å projisere fusjonsustabiliteter i TAE
H. Han et al, Et vedvarende høytemperaturfusjonsplasmaregime tilrettelagt av raske ioner, Natur (2022). DOI: 10.1038/s41586-022-05008-1
© 2022 Science X Network
Sitering: Forskere genererer fusjon ved 100 millioner Kelvin i 20 sekunder (2022, 8. september) hentet 11. september 2022 fra https://phys.org/news/2022-09-fusion-million-kelvin-seconds.html
Dette dokumentet er underlagt opphavsrett. Bortsett fra enhver rettferdig handel for formålet med private studier eller forskning, kan ingen del reproduseres uten skriftlig tillatelse. Innholdet er kun gitt for informasjonsformål.