Hitech logo

Чистая энергия

Инъекция бора повышает эффективность термоядерных реакторов

TODO:
Георгий Голованов10 октября 2024 г., 08:15

Прогресс в управляемом термоядерном синтезе приводит к появлению все новых препятствий. Одно из них возникает при взаимодействии раскаленной плазмы со стенками реактора: плазма охлаждается, снижая вероятность термоядерной реакции. В попытке повысить эффективность работы термоядерного реактора типа токамак ученые из США нашли, как помешать атомам вольфрама отделяться от стенок камеры и взаимодействовать с плазмой.

Самые интересные технологические и научные новости выходят в нашем телеграм-канале Хайтек+. Подпишитесь, чтобы быть в курсе.

Вольфрамовые плиты стенок токамака эффективнее многих других материалов, например, графита, поскольку не удерживают ценное тритиевое топливо реактора. Однако и у вольфрама есть свои минусы: если даже небольшое количество плазмы соприкасается с облицовкой, возникающее излучение быстро охлаждает плазму. То есть удерживать ее в такой среде становится намного труднее.

Решение, которое предложили ученые из Лаборатории физики плазмы Принстонского университета, было найдено после экспериментов на трех токамаках с вольфрамовыми стенками и серий компьютерного моделирования, пишет New Atlas. Они установили, что инъекция порошкообразного бора в реактор защищает вольфрамовые стенки от разрушительного действия плазмы и не дает атомам вольфрама разлетаться.

«Бор впрыскивается в плазму токамака в виде порошка, как из солонки, ионизируется на границе плазмы и затем наносится на внутренние стенки токамака и в области выпуска, — сказал Джозеф Снайпс, руководитель экспериментального отдела. — Тонкий слой бора не дает вольфраму проникать в плазму и рассеивать ее энергию».

Как определили ученые, для успешного покрытия стенок достаточно распылить бор из одной точки. Сейчас они работают над системой впрыска бора, которая, возможно, найдет применение в токамаке ITER. Этот международный термоядерный реактор строят с середины 1980-х для демонстрации возможностей коммерческого использования термоядерной реакции синтеза.

Свое открытие ученые представили на Ежегодной встрече Отделения плазменной физики Американского физического общества в Атланте (Джорджия).

Специалисты Института термоядерного синтеза Нака (Япония) провели эксперимент по удержанию плазмы в самом большом в мире сверхпроводящем токамаке JT-60SA. Магниты реактора, охлажденные до -268 градусов Цельсия, удерживали 160 кубических метров дейтериевой плазмы, раскаленной до 100 млн °С. Результат занесен в Книгу рекордов Гиннеса.