Все новости

Эффективность охлаждения термоядерных реакторов предложили увеличить за счет литиевой пыли

Также для этой цели подойдет пыль из частиц бора и некоторых других элементов
Международный экспериментальный термоядерный реактор ИТЭР AP Photo/Daniel Cole
Описание
Международный экспериментальный термоядерный реактор ИТЭР
© AP Photo/Daniel Cole

ТАСС, 9 ноября. Физики доказали, что эффективность охлаждения строящегося экспериментального термоядерного реактора ИТЭР и последующих энергоустановок такого рода можно значительным образом повысить, если постоянно вводить в его камеру микроскопические частицы из лития, бора и некоторых других легких элементов. Об этом пишет пресс-служба Американского физического общества (AMS).

"Комбинация порошковой системы охлаждения с новыми режимами работы реактора позволит продлить жизнь рабочим поверхностям системы отвода тепла и при этом поддерживать высокую мощность установки. Результаты экспериментов и теоретических симуляций говорят о том, что подобную технологию можно будет внедрить в работу ИТЭР и других крупных экспериментальных реакторов", - говорится в сообщении.

Международный экспериментальный термоядерный реактор ИТЭР и многие другие передовые установки такого рода представляют собой так называемые токамаки - магнитные ловушки, в которых раскаленная плазма удерживается за счет того, что через нее проходит электрический ток, заставляющий ее сжиматься внутри магнитных полей.

Подобный подход в теории позволяет защитить рабочую камеру реактора от уничтожения в результате случайного контакта со шнуром из плазмы, однако на практике они все же могут происходить из-за того, что раскаленная смесь из дейтерия и трития часто "сбегает" из рабочей камеры внутри так называемого дивертора. Так физики называют особую часть токамака, которая отвечает за удаление тяжелых ионов и излишков тепла из внешних слоев плазменного шнура.

Новая система охлаждения

В конце прошлого столетия физики обнаружили, что подобных проблем можно избежать, если постоянно вводить в камеру токамака небольшие количества тяжелых элементов. Они взаимодействуют с плазмой и охлаждают ее до безопасных температур еще до того, как она успеет соприкоснуться с дивертором. Эта процедура, однако, снижает КПД работы реактора, так как часть тяжелых ионов попадает в центральные регионы плазменного шнура.

Группа физиков под руководством профессора Принстонского университета Эгемена Колемена нашла решение для этой проблемы во время экспериментов с новой системой ввода топлива в ИТЭР, которую ученые проверяли в ходе опытов на экспериментальном токамаке DIII-D.

Недавно Колемену и его коллегам удалось доказать, что КПД токамака можно повысить, если вводить в него топливо не в виде газообразной смеси из дейтерия и трития, а в виде микроскопических гранул льда. Этот успех заставил их задуматься о том, можно ли повысить эффективность охлаждения дивертора таким же образом, используя для этого твердые частицы, состоящие из легких, а не тяжелых элементов.

Как показали проведенные ими опыты, частицы пыли, состоявшие из бора, лития и других легких элементов, столь же эффективно защищали дивертор от повреждений, как и тяжелые элементы в газообразной форме. При этом КПД реактора снижался не столь значительно, как это происходило при использовании старой системы охлаждения, а рабочие поверхности дивертора долго оставались неповрежденными.

Подобный подход для охлаждения токамаков, по словам ученых, полностью совместим с ИТЭР и другими крупными термоядерными экспериментальными установками, которые уже работают или будут запущены в ближайшие годы. Как надеются физики, их разработка ускорит создание первых термоядерных реакторов, способных приносить реальную пользу для экономики.

Теги