Rusijos fizikai iš A. F. Ioffe fizikotechnikos instituto Sankt Peterburge aprašė joninius šilumos perdavimo procesus sferiniame tokamake. Tyrimo, kuris priartina mokslininkus vienu žingsniu prie termobranduolinės sintezės problemos sprendimo, rezultatai paskelbti žurnale „Plasma Physics and Controlled Fusion“.
Jei mokslininkams pavyks įgyvendinti kontroliuojamos termobranduolinės sintezės idėją, žmonija gaus beveik neišsemiamą energijos šaltinį. Branduolio sintezės jėgainės yra pripažintos saugiomis ir ekologiškomis: palyginti su atominėmis elektrinėmis, jose nėra sprogstamųjų reakcijų ir, skirtingai nei deginant angliavandenilius, nėra išmetamo anglies dioksido ir azoto oksidų, kurie prisideda prie globalinio atšilimo ir teršia aplinką. Be to, termobranduolinės sintezės metu gauti neutronai gali sunaikinti radioaktyviąsias atliekas atominėse elektrinėse.
- „Salik.biz“
Termobranduolinės sintezės eksperimentai visame pasaulyje atliekami specialiuose įrenginiuose - tokamakuose, kurių viduje šviesos elementų - vandenilio, deuterio ir tričio - dujos įkaitinamos iki 100 milijonų laipsnių temperatūros, o tai leidžia sudaryti plazmą - įkrautų dalelių dujas: jonus ir elektronus. Šildomi plazmos jonai susiduria vienas su kitu taip, kaip tai vyksta Saulės viduje. Tokiu atveju susidaro helio branduoliai ir išsiskiria neutronai, o neutronų energija, viršijanti plazmos šildymo sąnaudas, gali būti naudojama pramonėje ir energetikoje.
Pagrindinis fizikų uždavinys yra išmokti išlaikyti plazmą termobranduolinių įrenginių viduje naudojant stiprų magnetinį lauką palyginti ilgą laiką. Ir tam jūs turite ne tik žinoti, kokie procesai vyksta šioje plazmoje, bet ir turėti jų matematinį aprašymą, kad galėtumėte juos valdyti. Be to, žinios apie jonų procesus plazmoje yra būtinos kuriant didelius įrenginius, tokius kaip tarptautinis eksperimentinis termobranduolinis reaktorius ITER.
Fizikos-technikos institutas „AF Ioffe“turi unikalų eksperimentinį termobranduolinį įrenginį - sferinį tokamaką „Globus-M“, skirtą plazmos elgsenai tirti laboratorinėmis sąlygomis, o ne reaktoriaus režimu.
Instituto darbuotojai ištyrė ir aprašė jonų šilumos mainų procesą „Globus-M“tokamako plazmoje. Šis darbas buvo paremtas Rusijos mokslo fondo (RSF) prezidentinės mokslinių tyrimų programos dotacija.
„Mes patvirtinome, kad fizikinių procesų ypatumai sferinio„ Globus-M “plazmoje plazmoje neleidžia atsirasti papildomiems šilumos nuostoliams per jonų kanalą dėl plazmos turbulencijos. Tai reiškia, kad tokio tipo įrengimas yra geras pagrindas kompaktiškam termobranduolinių neutronų šaltiniui sukurti “, - Rusijos mokslo fondo pranešime cituojamas tyrimo vadovas, fizinių ir matematikos mokslų kandidatas Glebas Kurskijevas.
Kuo geriau plazma kaitinama, tuo efektyvesnė sintezė ir tam reikalingas stiprus magnetinis laukas ir per plazmą tekanti elektros srovė. Atvirkščiai, plazmos jonų turbulencija trukdo efektyviam kaitinimui: vietoj naudingų susidūrimų jonai deformuosis ir palieka plazmą, o tai pažeidžia jos šilumos izoliaciją. Savo darbe mokslininkai įvertino šilumos perdavimo laipsnį „Globus-M“sferiniame tokamake.
Reklaminis vaizdo įrašas:
„Eksperimentu įrodytas plazmos kaitinimo parametrų apskaičiavimo modelis leis mums suprojektuoti kompaktišką aukštos energijos neutronų šaltinį, kuris gali būti naudojamas sunkiųjų branduolių dalijimui. Procese taip pat galima gauti energijos. Mūsų tyrimai žymiai paspartins efektyvesnių branduolinių sistemų, naudojančių sintezės ir dalijimosi procesus, kūrimą ir įgyvendinimą “, - aiškina Glebas Kurskiyevas.
Mokslininkų tyrimai papildo pagrindines žinias, įgytas atlikus eksperimentus su panašiais Europos ir Amerikos įrenginiais. Derinant eksperimentų rezultatus, ateityje bus galima suprojektuoti modernesnį branduolių sintezės reakcijų įrenginį, teigia mokslininkai.