Bilim Haberleri

Yeni Füzyon Deneyinin Arkasındaki Fiziği Doğrulamak?

İki buçuk yıl önce MIT, pratik, emisyonsuz bir elektrik santralinin habercisi olarak SPARC adlı yeni nesil bir füzyon araştırma deneyi geliştirmek için başlangıç ​​şirketi Commonwealth Fusion Systems ile bir araştırma anlaşması yaptı.

Aylarca süren yoğun araştırma ve mühendislik çalışmalarından sonra, iddialı reaktör tasarımının arkasındaki fiziği tanımlamak ve geliştirmekle görevli araştırmacılar, kaydettikleri ilerlemeyi özetleyen ve SPARC’ın sağlayacağı temel araştırma sorularını özetleyen bir dizi makale yayınladılar.

Genel olarak, MIT Plazma Bilimi ve Füzyon Merkezi’nin müdür yardımcısı ve projenin baş bilim adamlarından biri olan Martin Greenwald, çalışmanın sorunsuz ve yolunda ilerlediğini söylüyor. Bu makale serisi, plazma fiziğine ve SPARC için performans tahminlerine yüksek düzeyde güven sağlıyor, diyor. Beklenmedik engeller veya sürprizler ortaya çıkmadı ve geri kalan zorluklar yönetilebilir görünüyor. Greenwald’a göre bu, cihazın bir kez inşa edildikten sonra çalışması için sağlam bir temel oluşturuyor.

Greenwald, 12 kurumdan 47 araştırmacı tarafından yazılan ve bugün Journal of Plasma Physics’in özel sayısında yayınlanan yedi araştırma makalesinin girişini yazdı . Makaleler birlikte, konsorsiyumun gelecek yıl inşa etmeye başlamayı beklediği yeni füzyon sistemi için teorik ve ampirik fizik temelini özetlemektedir.

SPARC, bir “yanan plazma” elde eden ilk deneysel cihaz olması planlanıyor – yani, hidrojen elementinin farklı izotoplarının helyum oluşturmak için bir araya geldiği kendi kendini sürdüren bir füzyon reaksiyonu. enerji. Bu yanan plazmanın davranışını (kontrollü bir şekilde Dünya’da daha önce hiç görülmemiş bir şey) incelemek, bir sonraki adımı, pratik, güç üreten bir elektrik santralinin çalışan bir prototipini geliştirmek için çok önemli bir bilgi olarak görülüyor.

Bu tür füzyon santralleri, küresel olarak bu emisyonların ana kaynaklarından biri olan elektrik üretim sektöründen kaynaklanan sera gazı emisyonlarını önemli ölçüde azaltabilir. MIT ve CFS projesi, füzyon alanında şimdiye kadar yapılmış en büyük özel finansmanlı araştırma ve geliştirme projelerinden biridir.

SPARC tasarımı, MIT’nin şu anda emekli olan Alcator C-Mod deneyinin yaklaşık iki katı boyutta olmasına ve şu anda çalışmakta olan diğer birkaç araştırma füzyon reaktörüne benzer olmasına rağmen, çok daha güçlü olacak ve çok daha büyük olan ITER’de beklenene kıyasla füzyon performansı elde edecek Fransa’da uluslararası bir konsorsiyum tarafından inşa edilen reaktör. Küçük boyuttaki yüksek güç, sıcak plazmayı sınırlamak için çok daha güçlü bir manyetik alana izin veren süper iletken mıknatıslardaki gelişmelerle mümkün kılınmıştır.

SPARC projesi 2018’in başlarında başlatıldı ve ilk aşaması olan daha küçük füzyon sistemlerinin inşa edilmesine izin verecek süper iletken mıknatısların geliştirilmesi çalışmaları hızla ilerliyor. Yeni makale seti, SPARC makinesinin temelindeki fizik temelinin hakemli yayınlarda ayrıntılı olarak açıklandığı ilk zamanı temsil ediyor. Yedi makale, fiziğin daha fazla rafine edilmesi gereken ve makine tasarımının son unsurlarını ve elektrik santraline doğru iş ilerledikçe dahil edilecek çalışma prosedürlerini ve testleri belirlemek için hala devam eden araştırma gerektiren belirli alanlarını araştırıyor. .

Makaleler ayrıca, dünya çapında birçok deneyde test edilmiş olan SPARC tasarımı için hesaplamaların ve simülasyon araçlarının kullanımını açıklamaktadır. Yazarlar, ITER’in tasarımına yardımcı olmak için geliştirilmiş, güçlü süper bilgisayarlar üzerinde çalışan son teknoloji simülasyonlar kullandılar. Yeni bildiri dizisinde temsil edilen çok kurumlu büyük araştırmacılar ekibi, görevine ulaşacağına dair güveni artırmak için SPARC makine tasarımına en iyi fikir birliği araçlarını getirmeyi amaçladı.

Şimdiye kadar yapılan analiz, SPARC reaktörünün planlanan füzyon enerjisi çıktısının, rahat bir yedek marjla tasarım özelliklerini karşılayabilmesi gerektiğini göstermektedir. Bir füzyon plazmasının verimliliğini gösteren anahtar bir parametre olan en az 2 olan bir Q faktörüne ulaşmak için tasarlanmıştır; bu, esasen reaksiyonu oluşturmak için pompalanan enerji miktarının iki katı füzyon enerjisi üretildiği anlamına gelir. Bu, herhangi bir türden bir füzyon plazmasının tükettiğinden daha fazla enerji ürettiği ilk sefer olacaktır.

Bu noktadaki hesaplamalar, SPARC’nin yeni makalelere göre aslında 10 veya daha fazla Q oranına ulaşabileceğini gösteriyor. Greenwald, ekibin fazla taviz vermemek konusunda dikkatli olmak istediğini ve çok fazla işin kaldığı konusunda uyarıda bulunurken, şimdiye kadarki sonuçlar projenin en azından hedeflerine ulaşacağını ve özellikle yanan bir plazma üretme ana hedefine ulaşacağını gösteriyor. – ısıtma, enerji dengesine hakimdir.

Covid-19 salgınının getirdiği sınırlamalar ilerlemeyi biraz yavaşlattı, ancak fazla değil, diyor ve araştırmacılar yeni işletim yönergeleri uyarınca laboratuvarlara geri döndüler.

Greenwald, genel olarak “kabaca Haziran 21’de inşaatın başlamasını hedefliyoruz” diyor. “Fizik çabası mühendislik tasarımıyla iyi bir şekilde bütünleştirildi. Yapmaya çalıştığımız şey, projeyi mümkün olan en sağlam fizik temeline oturtmak, böylece nasıl performans göstereceğinden emin olacağız ve ardından rehberlik ve mühendislik tasarımı için soruları yanıtlayın. “

Cihaza enerji ve yakıt almanın, gücü kesmenin, ani termik veya güç geçişleriyle başa çıkmanın ve temel parametrelerin nasıl ve nerede ölçüleceğinin en iyi yollarını kapsayan makine tasarımı üzerinde ince ayrıntıların çoğu hala üzerinde çalışılmaktadır. makinenin çalışmasını izlemek için.

Şimdiye kadar, genel tasarımda yalnızca küçük değişiklikler oldu. Greenwald, reaktörün çapının yaklaşık yüzde 12 artırıldığını, ancak çok az şeyin değiştiğini söylüyor. “Her zaman bundan biraz daha fazlası, biraz daha az sorusu vardır ve buna etki eden pek çok şey vardır, mühendislik sorunları, mekanik gerilmeler, termal gerilimler ve ayrıca fizik de vardır – performansı nasıl etkilersiniz makinenin? “

Derginin bu özel sayısının yayınlanması, “bugünkü haliyle fizik temelinin bir özetini, anlık görüntüsünü temsil ediyor” diyor. Ekip üyeleri fizik toplantılarında bunun birçok yönünü tartışmış olsalar da, “bu bizim hikayemizi anlatmak, gözden geçirmek, onay damgası almak ve topluluğa sunmak için ilk fırsatımız.”

Greenwald, plazmaları yakmanın fiziği hakkında hala öğrenilecek çok şey olduğunu söylüyor ve bu makine çalışmaya başladığında, ticari, güç üreten füzyon cihazlarının yolunu açmaya yardımcı olacak önemli bilgiler elde edilebileceğini söylüyor. hidrojen izotopları döteryum ve trityum – neredeyse sınırsız malzeme ile sağlanabilir.

Yanan plazmanın ayrıntıları “gerçekten yeni ve önemli” diyor. “Aşmamız gereken büyük dağ, bir plazmanın bu kendi kendine ısınan durumunu anlamaktır.”

Greenwald, genel olarak, bu kağıt paketinde sunulan analize giren çalışmanın, “misyona ulaşacağımıza olan güvenimizi doğrulamaya yardımcı olduğunu söylüyor.” Ah, bu, bunu tahmin ediyor “dediğimiz hiçbir şeye rastlamadık. istediğimiz yere varamayacağız. ” Kısacası, “Sonuçlardan biri, işlerin hala yolunda gittiği. Bunun işe yarayacağına inanıyoruz.” Diyor.

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Başa dön tuşu
Kapalı