Tokamaci su uređaji koji se koriste u fuziji s magnetskim ograničenjem. U tim reakcijama, snažno magnetsko polje se koristi za kontrolu i zadržavanje plazme goriva vruće fuzije u jezgri reaktora. Plazma se zagrijava do visokih temperatura ubrizgavanjem neutralnog snopa ili radiofrekvencijskim zagrijavanjem. Glavni cilj je održati stabilno stanje plazme u kojem se fuzijske reakcije mogu odvijati kontinuirano, pružajući neograničen izvor energije.
Nedavna studija znanstvenika iz Oakridge National Laboratory (ORNL), Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) i Tokamak Energy Ltd označava veliki napredak u istraživanju energije fuzije. Tim je dosegao temperaturu od gotovo 100 milijuna Celzijevih stupnjeva, što je potrebno za fuzijske elektrane za proizvodnju komercijalne energije.
Osim toga, postigli su visoke temperature u kompaktnom tokamaku, što nitko prije nije uspio!
U ovoj studiji znanstvenici su se usredotočili na poboljšanje uvjeta rada sferičnog tokamaka visokog polja (ST) nazvanog ST40. U usporedbi s drugim termonuklearnim uređajima, uređaj ST40 ističe se manjom veličinom i sferičnom plazmom.
Tim je koristio pristup sličan onom korištenom 1990-ih na TFTR tokamaku, koji je generirao više od 10 milijuna vata fuzijske snage. ST40 je radio u toroidalnom (u obliku krafne) magnetskom polju intenziteta malo iznad 2 Tesle.
Za zagrijavanje plazme tim je koristio 1,8 milijuna vata neutralnih čestica visoke energije. Iako je pražnjenje plazme, odnosno razdoblje u kojem su se aktivno odvijale termonuklearne reakcije, trajalo samo 0,15 sekundi, temperatura iona u jezgri dosegnula je više od 100 milijuna Celzijevih stupnjeva.
Za mjerenje temperature iona tim je koristio TRANSP transportni kod razvijen u PPPL-u. Ovaj kod je koristan jer uzima u obzir izmjerene temperaturne profile nečistoća i deuterija, glavnog goriva koje se koristi u fuzijskim reaktorima.
Otkrili su da temperaturni raspon za nečistoće prelazi 8,6 keV (oko 100 milijuna Celzijevih stupnjeva), dok je temperaturni raspon za deuterij blizu ove vrijednosti. Ovo otkriće sugerira da je metoda zagrijavanja korištena u eksperimentu bila učinkovita u postizanju željenih visokih temperatura.
Rezultati daju optimizam za budući razvoj termonuklearnih elektrana temeljenih na kompaktnim sfernim tokamacima s visokim poljem. Ovaj napredak mogao bi dovesti do učinkovitijih i ekonomski isplativijih rješenja u području fuzijske energije, nudeći obećavajući put prema održivoj i čistoj proizvodnji energije.
Pročitajte također: