Darbspējīgs kodolsintēzes reaktors

Tas ir vecs joks, ko daudziem kodolsintēzes zinātniekiem ir apnicis dzirdēt: līdz praktiskai kodolsintēzes enerģijai ir tikai 30 gadi — un tā būs vienmēr.

Bet tagad tā var vairs nebūt taisnība. Jaunie sasniegumi magnētu tehnoloģijā ir ļāvuši MIT pētniekiem piedāvāt jaunu dizainu praktiskam kompaktam tokamaka kodolsintēzes reaktoram, un tas ir tāds, kas varētu tikt realizēts jau pēc desmit gadiem.

Jaunajā reaktorā tiek izmantotas retzemju bārija vara oksīda spoles, kas ir komerciāli pieejams supravadītājs, lai radītu ārkārtīgi spēcīgu magnētisko lauku. Iepazīstoties ar šo materiālu, tas tikai izplūst cauri visam dizainam, saka Deniss Vaits, kodolzinātņu un inženierzinātņu profesors un MIT Plazmas zinātnes un kodolsintēzes centra direktors. Tas maina visu.

Spēcīgāks magnētiskais lauks ļauj ierobežot superkarstu plazmu — elektriski lādētu gāzi, kas nodrošina kodolsintēzes reakciju — daudz mazākā ierīcē, nekā bija paredzēts iepriekš. Izmēru samazināšana savukārt padara visu sistēmu lētāku un ātrāk uzbūvējamu. Reaktora koncepciju, kurā tiek izmantota plaši pētīta tokamaka (virtuļa formas) ģeometrija, izstrādāja Whyte, doktora grāda kandidāts Brendons Sorboms un vairāki citi studenti. Viņu koncepcija radās dizaina klasē, kuru pasniedza Whyte, un turpinājās kā studentu vadīts projekts pēc nodarbības beigām.

Jaunais reaktors ir paredzēts kodolsintēzes fundamentālajiem pētījumiem, kā arī kā potenciāls spēkstacijas prototips, kas varētu ražot ievērojamu jaudu. Daudz augstāks magnētiskais lauks ļauj sasniegt daudz augstāku veiktspēju, saka Sorboms.

Kodolsintēzes reaktori, kas balstās uz to pašu kodolreakciju, kas darbina sauli, piespiež ūdeņraža atomu pārus kopā, veidojot hēliju, kas atbrīvo milzīgu daudzumu enerģijas. Visgrūtākais darbspējīga reaktora projektēšanā ir bijis ierobežot plazmu, vienlaikus karsējot to līdz temperatūrai, kas ir augstāka par zvaigžņu kodolu. Šeit magnētiskie lauki ir ļoti svarīgi: tie efektīvi aiztur siltumu un daļiņas ierīces karstajā centrā.

Jaunie supravadītāji ļauj palielināt saražoto jaudu par aptuveni 10 reizes, salīdzinot ar standarta supravadīšanas tehnoloģiju, saka Sorboms. Šobrīd viņš piebilst, ka reaktoram vajadzētu būt spējīgam saražot aptuveni trīs reizes vairāk elektroenerģijas, nekā nepieciešams tā darbībai. Viņš saka, ka dizainu, iespējams, varētu uzlabot, lai palielinātu šo proporciju līdz apmēram piecām vai sešām reizēm, kas nodrošinātu pietiekami daudz elektroenerģijas aptuveni 100 000 cilvēku. Līdz šim neviens kodolsintēzes reaktors nav ražojis tik daudz enerģijas, cik tas patērē.

paslēpties