Бор улучшает работу термоядерных реакторов
Стремясь усовершенствовать реактор-токамак, известный как ИТЭР, исследователи нашли способ остановить отрыв неконтролируемых атомов вольфрама от стенок реактора и нарушение плазмы. Это открытие является еще одной важной вехой на пути к успеху термоядерного синтеза.
Поскольку научные работы в области термоядерного синтеза продолжаются, решение некоторых небольших проблем, возникающих в ходе исследований, может оказать большое влияние на общую технологию. Одно из опасений ученых по поводу термоядерных реакторов связано с вольфрамом.
Этот элемент все чаще исследуется в качестве материала для внутренней облицовки плазменных термоядерных реакторов, известных как токамаки и стеллараторы, из-за его способности выдерживать очень высокие температуры, создаваемые внутри них.
Но когда сверхгорячая плазма, которая находится внутри этих реакторов, сталкивается со стенками, облицованными вольфрамом, некоторые атомы металла отрываются и присоединяются к плазме. Это имеет нежелательный эффект охлаждения плазмы и делает реакцию синтеза менее вероятной.
Теперь, после проведения испытаний на трех токамаках с вольфрамовой подкладкой и использования компьютерного моделирования, исследователи из Принстонской лаборатории физики плазмы нашли новое решение. Они обнаружили, что введение порошка бора в реактор защищает вольфрамовые стенки от разрушительного воздействия плазмы и позволяет ей удерживать все свои атомы.
«Бор распыляется в плазму токамака в виде порошка, как из солонки, который ионизируется на краю плазмы, а затем осаждается на внутренних стенках токамака и в области выхлопа», — сказал Джозеф Снайпс, заместитель руководителя отдела экспериментальной науки в Принстоне. «После покрытия тонким слоем бора он не даст вольфраму попасть в плазму и излучить плазменную энергию».
Ученые обнаружили, что бор можно распылять только из одного места, чтобы успешно покрыть все стены. Сейчас они работают над созданием системы впрыска бора, которая потенциально может быть использована в токамаке масштаба реактора ИТЭР.
ITER, что означает Международный термоядерный экспериментальный реактор, расположен на юге Франции и станет крупнейшей в мире термоядерной установкой, когда она будет введена в эксплуатацию. Первоначально планировалось, что система начнет работу в 2025 году, но этот срок был продлен.
В новом плане достижение полной магнитной энергии в 2036 году представляет собой задержку на три года по сравнению с планом 2016 года, а начало фазы дейтерий-тритиевой эксплуатации в 2039 году представляет собой задержку на четыре года.
ИТЭР финансируется государствами-членами: Европейским Союзом, Китаем, Индией, Японией, Южной Кореей, Россией и США. Прогресс в разработке ИТЭР достигается, хотя и медленно, и с большими затратами, чем первоначально прогнозировалось.