Учени от Принстън направиха нова крачка към безопасен ядрен синтез

Изследователи от Принстънския университет са намерили начин да направят реактора за ядрен синтез токамак по-безопасен, използвайки за изолация бор на прах. Думата „токамак“ (съкр. от руския израз „ТОроидальная КАмера в МАгнитных Катушках“) е експериментално устройство с тороидална форма, т.е. подобна на кравай, в което се създава и удържа високотемпературна плазма.

Главната цел на провежданите експерименти е да се постигне управляем термоядрен синтез, който е един от най-перспективните бъдещи енергийни източници.

Новото изследване се появява в списанието Nuclear Fusion и идва от Принстън, по точно от Принстънската лаборатория по физика на плазмата (PPPL).

Токамак, като огромният реактор, който догодина ще достигне температура от 200 милиона градуса по Целзий в Китай, е плазмен реактор за ядрен синтез, където изключително гореща, заредена плазма се върти и генерира практически неограничена енергия.

Изследването в Принстън разглежда начина, по който бор на прах може да предотврати един от основните недостатъци на съществуващата технология на плазмения реактор.

Плазмата е летлива и частиците, които се откъснат от горещият като слънце плазмен поток, въздействат с материалите, които изграждат токамака. Това спира реакцията на плазмения синтез, тъй като температурата бързо пада извън ефективната зона, но по-важното е, че това е страшно опасно за самия реактор и всичко около него.

Екипът на PPPL установява, че покриването с бор наистина помага да се поддържа плазма в правилното състояние за осъществяване на реакция, но съществуващият метод е твърде опасен. Ядрените учени използват газ диборан, който е съставен от бор и взривоопасен водород с формула В2Н6. За да го използват, учените трябва да спрат токамаците напълно, да въведат газа и след това отново да напуснат поради голямата опасност от запалването му. В PPPL смятат, че трябва да има по-добър начин.

За да направят процеса по-безопасен, но и да запазят неговата ефективност, учените от лабораторията в Принстън правят опит да използват чист бор и бор нитридни прахове. Праховете са инертни, което означава, че не реагират с нищо и не се запалват.

Изследователите прилагали праховете, като ги инжектират в токамака, докато той работи, което е друг метод за подобряване на съществуващият с използването на газ диборан. След като влезе вътре, прахът действа по същия начин, както и газът: поддържа температурата в зоната с висока производителност, което поддържа плазмата по-стабилна и предотвратява изстъргването на страните на камерата на токамака.

Използването на прах също може да помогне на учените да развият по-прости и по-безопасни форми на плазмени реакции, наречени плазми с ниска плътност. Тези плазми могат да бъдат контролирани по-безопасно и могат да бъдат по-непосредствена практична форма на реактор за използване в енергийния сектор. Когато плазмената реакция се счита за доста опасна и експериментална, да има каквито и да било опции е начин да се привлекат повече изследователи и средства в битката и да се отвори полето за нови идеи.

И тъй като учените могат просто да използват повече прах, когато им е необходим, екипът на PPPL вярва, че изследванията му също имат големи последствия за използването при класически термоядрени реактори, при които непрекъснатото продължаване на работата е жизненоважно за всяка версия, която би могла да се използва в дългосрочен план. Водещият учен д-р Робърт Лунсфорд казва в съобщение за медиите от Принстън:

„Това е един начин да стигнете до стационарна машина за синтез.“ С други думи, това е стъпка към „светия граал“ на енергетиката.

Лабораторията по физика на плазмата в Принстън е държавно спонсорирана национална лаборатория от категорията на Аргон, Ферми и Лос Аламос. Министерството на енергетиката на САЩ стимулира тези лаборатории, като основното място, където се случват иновациите в САЩ. Ако практически термоядрен реактор бъде изобретен, то това най-вероятно ще дойде именно от една от тези лаборатории.

Публикувано в списание Popular Mechanics.