Nuevo sistema regenera la capa protectora del interior del tokamak sin apagarlo

Investigadores del Laboratorio de Física de Plasma de Princeton (PPPL) han demostrado que un sistema que desarrollaron para entregar polvo de boro a un reactor de fusión paredes del reactor proteger y prevenir continuamente la degradación del plasma. Su contaminación gradual por tungsteno es perjudicial para la reacción general y presenta un obstáculo para la construcción de uno práctico. reactor de fusión representa.

El Fusión nuclear es una forma de generar energía barata, limpia y segura. Sin embargo, debido a numerosas dificultades técnicas, la humanidad aún no ha logrado construir un reactor de fusión que produzca más energía de la que se alimenta y sostenga el proceso de reacción durante un largo período de tiempo.

En los reactores de fusión, el tipo más común es el Tokamak - esta incrementando tungsteno usó. Esto se debe a que este elemento es muy resistente a las altas temperaturas. Que Plasma sin embargo, puede dañar las paredes de tungsteno del reactor, lo que resulta en la entrada de tungsteno y la contaminación del plasma. El boro protege al tungsteno de los efectos negativos y evita que entre en el plasma. Además, absorbe elementos no deseados como Oxígeno, que puede ingresar al plasma desde otras fuentes. Estos elementos pueden enfriar el plasmas y conducir a la terminación de la reacción.

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Necesitábamos una forma de usar el reactor. Bor para cubrir sin eso campo magnético del tokamak Los experimentos se llevaron a cabo en el W Environment in Steady-State Tokamak (WEST), operado por la Comisión Francesa de Energías Alternativas y Energía Atómica (CEA).WEST -cuya primera letra del nombre del símbolo químico de tungsteno se deriva - es uno de los pocos tokamaks, cuyas paredes están hechas íntegramente de tungsteno. Además, este dispositivo se caracteriza por un tiempo récord Tiempos de respuesta afuera. También se eligió como sitio de prueba porque sus imanes superconductores están hechos de un material que se usará para construir imanes para futuros reactores de fusión.

La fusión nuclear (reacción de fusión) es un proceso, que expira en el sol. Implica la fusión de elementos más ligeros con otros más pesados, utilizando grandes cantidades de Electricidad ser generado. Se requieren temperaturas muy altas para realizar la fusión. Y son precisamente estas altas temperaturas las que presentan un gran problema, alcanzan los millones de grados y suponen un peligro para los materiales del reactor, por lo que el tungsteno refractario se recubre con boro para su protección. Sin embargo, las condiciones dentro del reactor son extremas y la capa protectora se está desgastando. Necesita ser reaplicado. Por lo tanto, se tuvo que desarrollar un método para restaurar el revestimiento sin tener que apagar el reactor con frecuencia. boro en uno tokamak de trabajo contribuir es como limpiar tu apartamento sin interrumpir tu rutina diaria. Esto es muy útil porque significa que no tienes que gastar más tiempo limpiando, explica vívidamente Alberto Gallo de CEA.

El dispositivo desarrollado por los estadounidenses está montado encima del tokamak. Usa actuadores de precisiónpara mover el polvo de las tolvas a la cámara de vacío del tokamak. El mecanismo utilizado permite ajustar con precisión la cantidad y la velocidad de aplicación del polvo. El dispositivo es versátil y puede funcionar no solo con boro, sino también con otros materiales. Por lo tanto, también será útil en reactores de fusión de otros diseños. Eso podría ser muy útil en el futuro, dice Bodner.

Los resultados de los experimentos sorprendieron a los propios desarrolladores del dispositivo. Resultó que el boro inyectado no solo protegía al tungsteno. Descubrimos que arrojar el polvo para que estuviera a una temperatura más alta aumentaba el confinamiento del plasma, lo que favorecía la reacción, agrega Bodner. Este fenómeno fue particularmente útil porque ocurrió sin que ocurriera un evento desfavorable. Modo H ocurrió. Esta es una condición en la que el confinamiento del plasma aumenta significativamente, lo que provoca inestabilidad en el borde del plasma (ELM - Modos localizados perimetrales) amenaza. Los ELM, a su vez, conducen a la disipación de calor fuera del plasma, lo que reduce la eficiencia de la reacción general y corre el riesgo de dañar los componentes del reactor. "Es una gran noticia que podamos lograr un confinamiento de plasma tan bueno como el modo H, pero sin pasar al modo H y arriesgarnos a crear ELM", dice entusiasmado Bodner.

Para el futuro cercano, los científicos están planeando experimentos en los que quieren probar cuánto del boro agregado realmente causa una capa protectora se forma en las paredes del reactor. Este conocimiento les permitirá comprender cómo el sistema de entrega de polvo para optimizar