Строительство токамака SMART ведется в Севильском университете в Испании с целью изучения перспектив отрицательной и положительной треугольности в сферических токамаках. Тем временем новозеландский стартап OpenStar Technologies успешно привел в действие свой основной компонент, используя встроенную зарядку плавающего магнита.
SMART (Токамак малого формата) проектируется и разрабатывается в сотрудничестве между Севильским университетом и Принстонской лабораторией физики плазмы США (PPPL). Он использует компьютерные коды PPPL, а также опыт лаборатории в области магнитных и сенсорных систем.
«Проект SMART — отличный пример того, как мы все работаем вместе над решением проблем, связанных с термоядерным синтезом, и обучаем следующее поколение тому, чему мы уже научились», — сказал Джек Беркери, заместитель директора PPPL по исследованиям Национального эксперимента по обновлению сферического тора (National Spherical Torus Experiment-Upgrade). NSTX-U) и главный исследователь PPPL по проекту SMART. «Мы должны сделать это все вместе, иначе этого не произойдет».
Мануэль Гарсия-Муньос, профессор кафедры атомной, молекулярной и ядерной физики Севильского университета, а также соруководитель лаборатории науки о плазме и термоядерных технологиях и проекта токамака SMART, добавил:
«Идея заключалась в том, чтобы объединить уже существующие технологии: сферический токамак и отрицательную треугольность, что сделает SMART первым в своем роде. Оказывается, это была фантастическая идея».
Треугольность относится к форме плазмы относительно токамака. Поперечное сечение плазмы в токамаке обычно имеет форму заглавной буквы D. Когда прямая часть буквы D обращена к центру токамака, говорят, что она имеет положительную треугольность. Когда изогнутая часть плазмы обращена к центру, плазма имеет отрицательную треугольность. Отрицательная треугольность должна обеспечить повышенную производительность, поскольку она может подавлять нестабильности, которые приводят к выбросу частиц и энергии из плазмы, предотвращая повреждение стенки токамака.
Исследователи из Севильского университета уже провели испытания на токамаке, продемонстрировав розовое свечение аргона при нагревании микроволнами. Этот процесс помогает подготовить внутренние стенки токамака к гораздо более плотной плазме, содержащейся под более высоким давлением. Ожидается, что первая плазма токамака будет произведена к концу этого года.
Новозеландский проект
Компания OpenStar Technologies, базирующаяся в Веллингтоне, объявила, что сделала решающий шаг на пути к созданию первого в Новой Зеландии прототипа термоядерного устройства. Компания успешно привела в действие свой основной компонент — полутонный магнит в форме пончика под названием Junior — используя запатентованную ключевую технологию, называемую магнитным насосом.
Конструкция Junior представляет собой уникальную, сложную компоновку сверхпроводящих систем. В рабочем состоянии он «плавает» в вакуумной камере, поэтому его называют «левитирующим диполем». Этот метод, реализуемый с помощью магнитного насоса, решает основную задачу термоядерного синтеза: воспроизвести тот же процесс, который питает наше Солнце. Чтобы сделать это на Земле, необходимо нагреть плазму до температуры более 100 миллионов градусов по Цельсию, чтобы инициировать реакцию термоядерного синтеза, в которой два иона объединяются, высвобождая огромное количество энергии.
Поскольку ни один физический материал не может выдержать контакт с такими температурами, плазма находится в вакууме, удерживаемая магнитным полем, пока происходит термоядерный синтез. В других термоядерных установках плазма удерживается внутри сверхпроводящих магнитов благодаря создаваемому ими магнитному полю.
Зарядка Junior с помощью магнитного насоса позволяет ему работать автономно без каких-либо внешних источников питания, подключенных к устройству, что обеспечивает простоту и надежность дипольной конфигурации.
Внутри Junior размещены сверхпроводники, а линии магнитного поля исходят наружу в форме диполя, удерживая плазму вокруг магнита, отражая собственную магнитосферу Земли.
«Помимо физического преимущества нестабильной плазмы, заключающегося в том, что она притягивает, а не толкает, инверсия магнита внутри плазмы имеет преимущество, заключающееся в наличии меньшего по размеру, заменяемого, высокотехнологичного магнита с сердечником с более высоким коэффициентом использования по сравнению с токамаками и аналогичными устройствами», — сказал директор OpenStar по плазменным наукам Даррен Гарнье.
«Это первый пример глобального коммерческого применения уникального сверхпроводящего источника питания (насоса магнитного потока) в магните класса мощного термоядерного синтеза», — сказал Род Бэдкок из Научно-исследовательского института Робинсона в Университете Виктории в Веллингтоне. «Эта новозеландская технология реализовать все этапы вплоть до получения первой плазмы для термоядерной технологии. Она подтверждает, что уникальный подход, принятый OpenStar, жизнеспособен».
Источник: Атомная энергия 2.0