يقوم النظام الجديد بإعادة إنشاء الطبقة الواقية داخل توكاماك دون إيقاف تشغيلها

أظهر الباحثون في مختبر برينستون لفيزياء البلازما (PPPL) أن النظام الذي طوروه لتقديمه مسحوق البورون لمفاعل الاندماج جدران المفاعل حماية ومنع تدهور البلازما باستمرار. تلوثه التدريجي بالتنغستن يضر برد الفعل الكلي ويمثل عقبة أمام بناء تفاعل عملي مفاعل الاندماج يمثل.

مات الاندماج النووي هي طريقة لتوليد طاقة رخيصة ونظيفة وآمنة. ومع ذلك ، وبسبب العديد من الصعوبات التقنية ، لم تتمكن البشرية بعد من بناء مفاعل اندماجي ينتج طاقة أكثر مما يتم تغذيته به ويحافظ على عملية التفاعل لفترة طويلة من الزمن.

في مفاعلات الاندماج - النوع الأكثر شيوعًا هو توكاماك - بازدياد التنجستين عنصر فلزي تستخدم. هذا لأن هذا العنصر مقاوم جدًا لدرجات الحرارة المرتفعة. الذي - التي لحام بلازما ومع ذلك ، يمكن أن يتلف جدران التنجستن للمفاعل ، مما يؤدي إلى دخول التنغستن وتلويث البلازما. يحمي البورون التنجستن من التأثيرات السلبية ويمنعه من دخول البلازما. بالإضافة إلى ذلك ، فإنه يمتص العناصر غير المرغوب فيها مثل أكسجين، والتي يمكن أن تدخل البلازما من مصادر أخرى. هذه العناصر يمكن أن تبرد البلازما ويؤدي إلى إنهاء التفاعل.

مصدر الصورة: ويكيبيديا ؛ هؤلاء

كنا بحاجة إلى طريقة لاستخدام المفاعل بور للطلاء بدون ذلك المجال المغناطيسي للتوكاماك أجريت التجارب في W Environment in Steady-State Tokamak (WEST) ، التي تديرها اللجنة الفرنسية للطاقات البديلة والطاقة الذرية (CEA). WEST - الحرف الأول من اسمها من الرمز الكيميائي لـ التنجستين عنصر فلزي مشتق - هو واحد من القلائل توكامكس، التي تصنع جدرانها بالكامل من التنجستن. أيضا ، هذا الجهاز يتميز بتحطيم الأرقام القياسية الطويلة أوقات الاستجابة خارج. تم اختياره أيضًا كموقع اختبار لأن مغناطيسه فائق التوصيل مصنوع من مادة سيتم استخدامها لبناء مغناطيس لمفاعلات الاندماج المستقبلية.

الاندماج النووي (تفاعل الاندماج) هو عمليةالتي تنتهي في الشمس. إنه ينطوي على دمج العناصر الأخف وزنا مع العناصر الأثقل ، باستخدام كميات كبيرة من السعرات الحرارية يتم إنشاؤها. يتطلب الاندماج درجات حرارة عالية جدًا. وهذه درجات الحرارة المرتفعة بالتحديد هي التي تمثل مشكلة كبيرة ، فهي تصل إلى ملايين الدرجات وتشكل خطراً على مواد المفاعل ، ولهذا السبب فإن التنغستن المقاوم للحرارة مغطى بالبورون للحماية. ومع ذلك ، فإن الظروف داخل المفاعل قاسية والطبقة الواقية تتآكل. يجب إعادة تطبيقه. لذلك ، كان لابد من تطوير طريقة لاستعادة الطلاء دون الحاجة إلى إغلاق المفاعل بشكل متكرر. البورون في واحد العمل tokamak المساهمة مثل تنظيف شقتك دون مقاطعة روتينك اليومي. هذا مفيد للغاية لأنه يعني أنك لست مضطرًا لقضاء وقت إضافي في التنظيف ، كما يوضح ألبرتو جالو من CEA بوضوح.

تم تثبيت الجهاز الذي طوره الأمريكيون فوق توكاماك. يستخدم مشغلات دقيقةلنقل المسحوق من القواديس إلى حجرة الفراغ في توكاماك. تتيح الآلية المستخدمة ضبط كمية وسرعة تطبيق المسحوق بدقة. الجهاز متعدد الاستخدامات ويمكن أن يعمل ليس فقط مع البورون ، ولكن أيضًا مع المواد الأخرى. لذلك سيكون مفيدًا أيضًا في مفاعلات الاندماج ذات التصميمات الأخرى. قد يكون ذلك مفيدًا جدًا في المستقبل ، كما يقول بودنر.

فاجأت نتائج التجارب مطوري الجهاز أنفسهم. اتضح أن حقن البورون لا يحمي التنجستن فقط. وجدنا أن رمي المسحوق في درجة حرارة أعلى أدى إلى زيادة حبس البلازما ، وهو ما فضل التفاعل ، يضيف بودنر. كانت هذه الظاهرة مفيدة بشكل خاص لأنها حدثت دون حدوث غير موات وضع H. حدث. هذه حالة يزداد فيها حبس البلازما بشكل كبير ، مما يتسبب في عدم استقرار بلازما الحافة (ELMs - الأوضاع المترجمة للحافة) يهدد. تؤدي ELM ، بدورها ، إلى تبديد الحرارة خارج البلازما ، مما يقلل من كفاءة التفاعل الكلي ويخاطر بإتلاف مكونات المفاعل. "إنه لأخبار رائعة أننا قادرون على تحقيق حبس البلازما جيدًا مثل الوضع H ، ولكن دون الدخول في الوضع H والمخاطرة بإنشاء ELMs ،" يحمس بودنر.

في المستقبل القريب ، يخطط العلماء لإجراء تجارب يريدون من خلالها اختبار مقدار البورون المضاف الذي يسبب بالفعل طبقة حامية أشكال على جدران المفاعل. هذه المعرفة ستمكنهم من فهم كيف نظام توصيل المسحوق لتحسين.