Fizicienii ruși de la Institutul Fizicotehnic A. F. Ioffe din Sankt Petersburg au descris procesele ionice de transfer de căldură într-un tokamak sferic. Rezultatele studiului, care aduce oamenii de știință cu un pas mai aproape de soluționarea problemei fuziunii termonucleare, sunt publicate în revista Plasma Physics and Controlled Fusion.
Dacă oamenii de știință vor reuși să realizeze ideea fuziunii termonucleare controlate, umanitatea va primi o sursă de energie aproape inepuizabilă. Centralele electrice de fuziune sunt recunoscute ca sigure și ecologice: în comparație cu centralele nucleare, acestea nu suferă reacții explozive și, spre deosebire de arderea hidrocarburilor, nu există emisii de dioxid de carbon și oxizi de azot care să contribuie la încălzirea globală și să polueze mediul. Mai mult, neutronii obținuți din fuziunea termonucleară pot distruge deșeurile radioactive la centralele nucleare.
Experimentele privind fuziunea termonucleară se desfășoară în întreaga lume în instalații speciale - tokamaks, în interiorul cărora se încălzește un gaz de elemente ușoare - hidrogen, deuteriu și tritiu - la o temperatură de 100 de milioane de grade, ceea ce face posibilă formarea unei plasme - un gaz de particule încărcate: ioni și electroni. Ionii de plasmă încălziți se ciocnesc între ei la fel cum se întâmplă în interiorul Soarelui. În acest caz, se formează nuclee de heliu și sunt eliberați neutroni, iar energia neutronilor, care depășește costul încălzirii plasmei, poate fi utilizată în industrie și inginerie electrică.
Sarcina principală a fizicienilor este de a învăța cum să păstrați plasma în instalațiile termonucleare folosind un câmp magnetic puternic pentru o perioadă relativ lungă de timp. Pentru aceasta trebuie să știi nu numai ce procese au loc în această plasmă, ci și descrierea lor matematică pentru a le putea controla. În plus, cunoașterea proceselor ionice în plasmă este necesară pentru proiectarea unor instalații mari, cum ar fi reactorul termonuclear experimental internațional ITER.
Institutul Fizicotehnic AF Ioffe are o instalație termonucleară experimentală unică - tokamak sferic Globus-M, conceput pentru a studia comportamentul plasmei în condiții de laborator și nu în modul reactor.
Personalul Institutului a investigat și a descris procesul schimbului de căldură ionic în plasma tokamak-ului Globus-M. Această lucrare a fost susținută de un grant din partea Programului prezidențial al proiectelor de cercetare al Fundației Rusești pentru Știință (RSF).
„Am confirmat că particularitățile proceselor fizice în plasmă de tokamak sferice Globus-M împiedică apariția unor pierderi de căldură suplimentare prin canalul ionic datorită turbulenței plasmatice. Acest lucru înseamnă că o instalare de acest tip este o bază bună pentru crearea unei surse compacte de neutroni termonucleari , a declarat șeful cercetării, candidatul științelor fizice și matematice Gleb Kurskiev în comunicatul de presă al Fundației Rusești pentru Știință.
Cu cât este mai bună încălzirea plasmei, cu atât fuziunea este mai eficientă și acest lucru necesită un câmp magnetic puternic și un curent electric care curge prin plasmă. Dimpotrivă, turbulența ionilor plasmatici interferează cu o încălzire eficientă: în loc de coliziuni utile, ionii sunt deviați și părăsesc plasma, ceea ce încalcă izolarea termică. În activitatea lor, oamenii de știință au evaluat gradul de transfer de căldură în tokamak-ul sferic Globus-M.
Video promotional:
„Modelul dovedit experimental pentru calcularea parametrilor de încălzire cu plasmă ne va permite să proiectăm o sursă compactă de neutroni cu energie mare care pot fi utilizate pentru fisiunea nucleelor grele. Energia poate fi obținută și în acest proces. Cercetările noastre vor accelera în mod semnificativ dezvoltarea și implementarea unor sisteme nucleare mai eficiente folosind atât procese de fuziune cât și fisiune”, explică Gleb Kurskiyev.
Cercetarea oamenilor de știință completează cunoștințele fundamentale obținute în urma experimentelor pe instalații similare europene și americane. Combinând rezultatele experimentelor, în viitor va fi posibilă proiectarea unui dispozitiv mai avansat pentru reacțiile de fuziune nucleară, spun oamenii de știință.
