Pagbubukas ng paraan para sa isang planta ng kuryente na thermonuclear

Plasma tableware mula sa Asdex Upgrade. Sa ibaba makikita mo ang mga deflector plate ng diverter. May-akda: © Volker Rohde

Noong Marso 21, 1991, nilikha ng Asdex Upgrade Experimental Complex sa Max Planck Institute para sa Plasma Physics sa Garching ang unang plasma.

Sa loob ng 30 taon, ang paggawa ng makabago ng Asdex ay nagbubukas ng paraan para sa isang planta ng kuryente na thermonuclear na gumagawa ng enerhiya na walang kinikilingan sa klima. Sa oras na ito, ang halaman para sa pagsasama ng mga takamaks ay paulit-ulit na napalawak at napabuti. Hindi bababa sa kadahilanang ito ay nagbibigay ito ng maraming mga ideya na kasama sa disenyo at pagpapatakbo ng iba pang mga pasilidad sa pagsasanib. Halimbawa, ang koponan ng Asdex Upgrade ay gumawa ng mga senaryo para sa planta ng pagsubok sa Jet sa UK at planta ng pagsubok ng Iter sa Pransya, pati na rin ang mga pagtataya para sa isang nakaplanong plantasyon ng kuryente ng demonstrasyon. Ang muling pagbubuo, na naka-iskedyul para sa kalagitnaan ng 2022, ay dinisenyo upang ihanda ang halaman para sa hinaharap.

Ang layunin ng pagsasaliksik ng pagsasanib ay upang bumuo ng isang klimatiko at ekolohikal na halaman ng kuryente. Tulad ng Araw, ang layunin nito ay upang makakuha ng enerhiya mula sa pagsasanib ng atomic nuclei. Ang gasolina para dito ay labis na manipis na ionized hydrogen – plasma. Upang masunog ang natutunaw na apoy, ang plasma ay dapat na sarado sa mga magnetic field na halos walang contact at pinainit sa higit sa 100 milyong degree.

Upang mapangasiwaan ang pakikipag-ugnay ng mainit na gasolina sa mga nakapaligid na pader, ang mga siyentista sa Max Planck Institute para sa Plasma Physics ay nilagyan ang paggawa ng makabago ng Asdex diverter, na nagbigay ng pangalan sa halaman: axial symmetric na eksperimento ng mga diverters. Sa pamamagitan ng isang karagdagang magnetic field, tinatanggal ng patlang ng diverter ang mga impurities mula sa plasma at pinapabuti ang thermal insulation nito.

Pag-upgrade sa Asdex Plasma

Plasma view na Pag-upgrade ng Asdex. Ang gilid ng plasma ay nakadirekta sa malakas na mga plate ng diverter sa ilalim ng daluyan. Kredito; © MPI para sa Plasma Physics

Gayunpaman, hindi katulad ng hinalinhan ng Asdex, ang Asdex Upgrade, ang diverter at mahalagang mga katangian ng plasma, lalo na ang density at pagkarga sa mga dingding, ay mas mahusay na inangkop sa mga kondisyon sa paglaon ng planta ng kuryente. Kaya, ang pag-upgrade ng Asdex, nilagyan ng isang malakas na heater ng plasma at sopistikadong kagamitan sa pagsukat para sa pagsubaybay sa plasma, ay maaaring magamit upang paunlarin ang mga operating mode ng isang potensyal na planta ng kuryente. Sa ngayon, sa 38,700 na paglabas ng plasma, sinagot ng halaman ang mga mahahalagang katanungang pang-agham ng magkasanib na European Jet Experiment at ang International Iter Experimental Reactor, pati na rin ang nakaplanong power demonstration ng halaman.

Tungsten pader ng isang daluyan ng plasma

Sa paggawa ng makabago ng Asdex, ang mga mananaliksik ay gumawa ng isang makabuluhang hakbang patungo sa hinaharap na planta ng kuryente para sa pagbubuo kapag tinakpan nila ang dingding ng daluyan ng plasma ng tungsten sa halip na carbon. Ang carbon ay may malaking pakinabang para sa mga pang-eksperimentong halaman. Gayunpaman, ito ay hindi angkop para sa pagpapatakbo ng planta ng kuryente sapagkat ito ay sobrang nabura ng plasma at nagdadala ng sobrang gasolina. Dahil sa mataas na lebel ng pagkatunaw na tungsten ay mahusay na nababagay bilang isang materyal sa dingding – hindi bababa sa prinsipyo. Ngunit ang plasma ay mabilis na lumalamig dahil sa kahit na kaunting mga impurities sa mga atoms ng tungsten na paulit-ulit na inilabas mula sa dingding. Matapos ang maraming mga eksperimento, nakayanan ng koponan sa pag-upgrade ng Asdex ang problemang ito.

Ang direktang kahihinatnan ng tagumpay na ito. Sa panahon ng isang pangunahing pagsusuri, ang eksperimentong magkasanib na Jet na Jet ay nakatanggap ng isang tungsten diverter noong 2011. Nagpasya ang pangkat ng pang-eksperimentong internasyonal na Iter na talikuran ang orihinal na nakaplanong mga eksperimento sa isang carbon diverter at dumiretso sa tungsten. Ang Tungsten ay isang sanggunian din na materyal para sa isang planta ng kuryente na nagpapakita.

Pinipigilan ng iniksyon ng hydrogen ang kawalang-tatag

Sa pakikipag-ugnay ng mga sisingilin na mga particle ng plasma na may isang limitadong magnetic field iba’t ibang mga kaguluhan ng pagpapanatili ng plasma ay maaaring lumitaw. Kasama rito ang mga kawalang-tatag sa gilid ng plasma o ELM (marginal localized mode). Sa proseso, ang marginal plasma ay madaling nawawala ang nilalaman nito at pana-panahon na nagtatapon ng mga plasma particle at enerhiya sa mga pader ng daluyan. Habang ang mga halaman na katamtaman ang laki, tulad ng Asdex Upgrade, ay maaaring hawakan ito, ang diverter sa malalaking halaman tulad ng Iter ay maaaring mag-overload. Upang matugunan ang problemang ito, ang mga pamamaraan ng pag-iingat ng kawalang-tatag ay binuo upang ma-upgrade ang Asdex. Labing-anim na maliliit na magnetic coil sa isang daluyan ng plasma na ganap na pinipigilan ang kawalang-tatag ng kanilang mga bukirin. Ang pangalawang pamamaraan ay nagsisimula mula sa pinaka labas na gilid ng plasma. Kung ang tamang hugis ng plasma ay maaaring maitaguyod – sa pamamagitan ng isang magnetic field – habang nagbibigay ng sapat na mataas na density ng maliit na butil – sa pamamagitan ng pag-iniksyon ng hydrogen, ang mga ELM ay hindi maaaring bumuo.

Tinitiyak ang tuluy-tuloy na operasyon

Ang tuluy-tuloy na operasyon ay ginagarantiyahan ng mga pag-install na nukleyar na uri ng nukleyar – tulad ng Asdex Upgrade, Jet o Iter – na lumilikha ng isang magnetic cell na may dalawang superimposed magnetic field: isang hugis-singsing na patlang na nilikha ng mga panlabas na magnetic coil, at isang kasalukuyang patlang na dumadaloy sa plasma . Pinagsasama ang mga magnetic field, ang mga linya ng patlang ay napilipit sa isang paraan na natatakpan nila ang plasma. Ang kasalukuyang plasma ay karaniwang pulsed ng transpormer coil sa plasma. Hindi tulad ng mas sopistikadong mga stelator, ang buong sistema ay gumagana sa pulso – isang kakulangan ng takamaks.

Samakatuwid, ang mga siyentista sa Max Planck Institute para sa Plasma Physics ay iniimbestigahan ang iba’t ibang mga pamamaraan ng patuloy na kasalukuyang henerasyon sa plasma. Halimbawa, sa pamamagitan ng pag-iniksyon ng mga alon na may dalas na mataas o dalas ng mga particle na nagdadala ng sobrang kasalukuyang sa plasma. Sa gayon, nakontrol nila ang system halos walang isang transpormer – at sa kauna-unahang pagkakataon sa isang kotse na may halos nauugnay na metal na panloob na dingding. Kung ang pag-upgrade ng Asdex ay hindi nilagyan ng maginoo na mga coil ng tanso, ngunit may superconducting magnetic coil (tulad ng kaso sa Iter), ang bahaging ito ay maaaring ipagpatuloy nang mas matagal – marahil hanggang sa tuluy-tuloy na operasyon.

Anong susunod

Sa loob ng 30 taon ng pagpapatakbo ng pag-upgrade ng Asdex, ang hugis ng diverter ay binago at na-optimize nang maraming beses. Ngayon ang mga mananaliksik ay nais na gumawa ng isa pang hakbang at subukan ang isang bagong konsepto ng diverter. Dalawang karagdagang mga magnetic coil sa bubong ng daluyan ng plasma ay idinisenyo upang mapalaki ang patlang ng diverter upang ang lakas mula sa plasma ay ipamahagi sa isang mas malaking lugar. Ang pagpupulong ng mga coil ay naka-iskedyul na magsimula sa kalagitnaan ng 2022. Papayagan din ng mga nasabing extension ang mga pagsisiyasat sa hinaharap sa Takomak Garching upang tugunan ang mga problema sa hinaharap na plantasyon ng kuryente sa pagpapakita. “Sa maraming mga paraan, ang paggawa ng makabago ng Asdex ay maaaring makita bilang isang plano para sa Tokamak nuclear power plant,” sabi ng manager ng proyekto na si Arne Kalenbach. “Kasama ang mga bagong binuo computer code, ang pattern ng paglabas, na binuo ng higit sa 30 taon, ay nagbibigay ng maaasahang impormasyon para sa planta ng kuryente.”

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Ang lumalaking problema ng “malalim na heograpiya”

Ang maaaring mukhang isang imahe ng Tacoma ay talagang isang simulate na nilikha sa pamamagitan ng paglilipat ng mga biswal na imahe ng Beijing...

Bagong Milky Way Exterior Destroyers Bagong Sky Map ay Inilabas – Madilim na Mahalagang Mga Konsepto ay Maaaring Magbigay ng Bagong Eksperimento

Ang mga astronomo ay naglabas ng isang bagong celestial map ng Milky Way galaxy na pinakamalapit sa aming kalawakan. Kredito: NASA / JPL-Caltech...

Susunod na Generation Stable Pop-Up na Istraktura na inspirasyon ni Origami

Ni Harvard John A. Paulson School of Engineering at Applied Science Abril 22, 2021 Ang hindi masusunog na kanlungan na ito ay hindi natatakpan ng makapal...

Pinalitan ng DNA ang Y Chromosome na Nag-aambag ng Maikling Buhay na Buhay sa Mga Lipad ng Lalaki

Pagpapayaman ng Heterochromatin sa lahat ng mga chromosome. Immunofluorescence stain ng H3K9me3 sa male mitotic chromosome. Bar scale ay 50μm. Kredito:...

Pinapayagan ng mga polimer na kumakain ng polimer ang “biodegradable” na mga plastik na tunay na masusunog

Ang ginagamot na plastik (kaliwa) ay naghiwalay pagkatapos ng tatlong araw lamang sa karaniwang pag-aabono (kanan) at ganap na makalipas ang dalawang linggo. ...

Newsletter

Subscribe to stay updated.