“Yıldız üreteci” Stellarator, nükleer füzyon yarışında ilerliyor

Yıldız oyuncu vs. tokamak. Bir bilim kurgu filminin adı değil. Her iki türe verilen addır. konteynerler Dünya üzerinde geliştirilmekte olan yıldızların (füzyon reaktörleri) sayısı. VE Yıldız oyuncu yeni pozisyon kazandık.

Adı yıldızlara (“stella”) ve onların enerji üretmesini destekleyen aynı fiziksel prensibin (“jeneratör”) kullanılmasına atıfta bulunur.

Bir yıldızı, ürettiği enerji patlamasından yararlanacak kadar uzun süre bir tankta tutmak ve onu üretmek için harcanandan daha az harcama yapmak, özünde dünyadaki en üst düzey araştırma enstitülerinin hedefi ve hedefidir.

Kendilerinin bile eninde sonunda gerçekleşeceğini göremeyecekleri ilerlemeler elde etmeye kararlı olan bu topluluk, bilim adamları, bir gün nükleer füzyonun, sınırları zorlanan insanlığa barışı sağlayacak enerjik, bol ve sürdürülebilir manna olacağına inanıyorlar. Tokamak resmen bir çörek, yıldız oyuncusu Mobius şeridine benziyor.

Bir düello ya da rekabet olmaksızın, çörek (tokamak) ve kaset (yıldızlayıcı), nükleer füzyonu etkili bir şekilde kontrol altına alma çabasındaki iki farklı attır. Tokamak ilerliyor gibi görünüyor ama yıldız oyuncusu Enerji, Çevresel ve Teknolojik Araştırma Merkezi’ne (CIEMAT) ait Ulusal Füzyon Laboratuvarı’nda İspanya’dan geliştirilen yeni bir teklifle desteklenen pozisyonları yeni kazandı.

Yıldız bulundurmak ne anlama gelir?

Bir füzyon reaktöründe, plazma adı verilen hafif atom çekirdeği ve elektronlardan oluşan bir gaz, aşırı basınç ve sıcaklık koşulları altında hapsedilir. Öyle ki, reaktörün yakıtını oluşturan hafif çekirdekler birleşerek daha ağır çekirdekleri oluşturur ve bu süreçte devasa miktarda enerji açığa çıkar.

Güneş de dahil olmak üzere yıldızlar, muazzam kütlelerinin ürettiği yerçekimsel çekim sayesinde yakıtı sınırlayan füzyon reaktörleridir. Mantıksal olarak, yer çekiminin sınırlandırılması Dünya’daki bir reaktör için bir seçenek değildir, dolayısıyla diğer yolların izlenmesi gerekmektedir. En umut verici olanı, yakıtı yoğun manyetik alanlar kullanarak, Güneş’in merkezinin on katı sıcaklıkta, yani 150 milyon santigrat derecede hapsetmek.

Uluslararası füzyon programı şimdi heyecan verici yeni bir aşamaya giriyor.

Kırılan rekorlar

2022’de uluslararası basında manşetlere çıkan iki rekor kırıldı: Biri Avrupa Ortak Avrupa Torus tesisinde (manyetik hapsetmeye dayalı) ve Amerika Ulusal Ateşleme Tesisi’nde (eylemsiz hapsetmeye dayalı) elde edilen rekor.

Bunlar, Dünya üzerindeki kontrollü füzyonun zaten bir hayalin gerçekleşmesi olduğunu gösteren sonuçlardır. Ama henüz hedefe ulaşamadık. Bir sonraki zorluk, operasyonlarına yatırılandan daha fazla enerji üreten cihazlara sahip olmaktır.

ITER, insanlık için bir dönüm noktası

Bu açık hedefe yönelik ilk deney, AB’nin 27 ülkesi de dahil olmak üzere 35 ülkeyi kapsayan bir işbirliği sayesinde Fransa’nın güneyinde halihazırda yapım aşamasındadır. ITER’in başarısı (deneyin adı budur) insanlığın bilimsel ve teknolojik gelişiminde bir kilometre taşı olacaktır.

ITER bir tokamakson on yılda en gelişmiş manyetik hapsetme kavramı.

O tokamak Plazmayı çok iyi sınırlar ve tasarımı nispeten basittir (magnetik alanı hayal edebiliriz). tokamak çörek gibi). İlk reaktör prototiplerinin temelini oluşturacak olsa da, yıldız oyuncusu ticari füzyon reaktörleri için daha sağlam bir seçeneği temsil eder.

O yıldız oyuncusuçok daha karmaşık ve gelişmiş manyetik alan yapısı sayesinde sürekli modda çalışmaya olanak tanır ve tokamaklar.

In fikri yıldız oyuncusu 1951’de Lyman Spitzer tarafından tanıtıldı, ancak ancak geçen yüzyılın sonunda tasarlanmaya başlandılar yıldız oyuncular ile rekabet edebilecek bir hapsetme kalitesiyle tokamak.

Tatlı anı yıldız oyuncular

Şimdiden onlar için tatlı bir an olarak bahsedebilirsiniz. yıldız oyuncular. Bir yandan Almanya’da 2015’ten beri faaliyette olan Wendelstein 7-X cihazı, bu araştırma alanında niteliksel bir sıçramayı temsil etmiş ve bu konsepti ticari bir füzyon reaktörünün temeli olmaya ciddi bir aday olarak ortaya koymuştur.

Öte yandan, son yıllardaki teorik ilerlemeler, süper bilgisayarların olağanüstü gelişimi ve sundukları bilgi işlem gücüyle birlikte, bilgisayarların hesaplamalı tasarımını ele almamıza olanak sağlıyor. yıldız oyuncular sadece bununla karşılaştırılabilecek bir hapsetme kalitesiyle değil, tokamak ama bir reaktör için yeterli.

Bugüne kadar hiç kimse inşa edilmedi yıldız oyuncusu Manyetik alanı, yakıtı ve füzyon reaksiyonlarında üretilen yüksek enerjili iyonları aynı anda hapsedebilen (yakıtı ısıtmak ve reaksiyonun sürdürülmesini sağlamak için gereklidir). Ancak dergide yayınlanan sonuçlar sayesinde bu durum değişmeye daha yakın olabilir. Nükleer füzyon Enerji, Çevre ve Teknolojik Araştırma Merkezi’ne (CIEMAT) ait Ulusal Füzyon Laboratuvarı’ndan bilim adamları tarafından.

Mobius şeridi

Makalede yazarlar “optimizasyon” olarak bilinen bir strateji kullanıyorlar. yıldız oyuncular”, süper bilgisayarlar kullanılarak çok yüksek sayıda manyetik konfigürasyonun akıllı bir şekilde keşfedilmesi ve değerlendirilmesinden oluşur. Bu şekilde füzyon reaksiyonlarında yer alan tüm elemanların, bir reaktörün gerektirdiği kalite seviyesiyle sınırlı olduğu bir konfigürasyon elde ettiler.

Bu keşfin anahtarı, hem Wendelstein 7-X hem de TJ-II’de yıllar içinde edinilen deneyimler ve öğrenilen dersler olmuştur. yıldız oyuncusu 1997 yılından bu yana Madrid’deki Ulusal Füzyon Laboratuvarı’nda faaliyet göstermektedir.

Bu iki deneyde, diğer birçok şeyin yanı sıra, yeni konfigürasyonların tasarımında kullanılan teorilerin deneysel doğrulaması gerçekleştirilir.

Henüz var olmayan malzemelere ihtiyacımız var

Ulusal Füzyon Laboratuvarı’nda elde edilen yeni manyetik konfigürasyon, yeni nesil nükleer sistemlerin tasarımı ve yapımına yönelik ilk adımdır. yıldız oyuncular ve bu konsepte dayalı bir reaktör. Bu inşaat sadece fizikçiler için değil, aynı zamanda teknoloji ve mühendislik açısından da zorluklar içerecek ve bunların çözümü, ticari füzyon reaktörüne giden yolu tamamlamak için hayati önem taşıyor.

Örneğin, teknolojik açıdan bakıldığında, reaktörlerin geliştirilmesi, yüksek enerjili nötronların büyük akışlarına dirençli malzemelerin bulunmasını gerektirir. Bu, şu anda Granada’daki IFMIF-DONES İspanya Konsorsiyumu tarafından geliştirilmekte olan Ulusal Füzyon Laboratuvarı – CIEMAT’ın bir girişimi olan IFMIF-DONES projesinin hedeflerinden biridir.

Önemli bir şey değişiyor. Füzyon reaktörüne giden yol her ne kadar zorluklarla dolu olsa da giderek daha da netleşiyor.