Tokamaks הם מכשירים המשמשים בהיתוך עם כליאה מגנטית. בתגובות אלה, נעשה שימוש בשדה מגנטי רב עוצמה כדי לשלוט ולהכיל את פלזמת דלק ההיתוך החם בליבת הכור. הפלזמה מחוממת לטמפרטורות גבוהות על ידי הזרקת קרן ניטרלית או חימום בתדר רדיו. המטרה העיקרית היא לשמור על מצב פלזמה יציב שבו תגובות היתוך יכולות להתרחש ברציפות, מה שמספק מקור בלתי מוגבל של אנרגיה.
מחקר שנערך לאחרונה על ידי מדענים מהמעבדה הלאומית של Oakridge (ORNL), Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) ו-Tokamak Energy Ltd מסמן פריצת דרך גדולה בחקר אנרגיית היתוך. הצוות הגיע לטמפרטורות של כמעט 100 מיליון מעלות צלזיוס, מה שהכרחי לתחנות כוח היתוך להפקת אנרגיה מסחרית.
בנוסף, הם השיגו טמפרטורות גבוהות בטוקאמק קומפקטי, מה שאיש לא עשה קודם לכן!
במחקר זה התמקדו המדענים בשיפור תנאי הפעולה של טוקאמק כדורי בשדה גבוה (ST) הנקרא ST40. בהשוואה למכשירים תרמו-גרעיניים אחרים, מכשיר ST40 נבדל בגודלו הקטן יותר ובפלזמה הכדורית שלו.
הצוות השתמש בגישה דומה לזו ששימשה בשנות ה-1990 ב-TFTR tokamak, שיצרה יותר מ-10 מיליון וואט של כוח היתוך. ה-ST40 פעל בשדה מגנטי טורואידאלי (בצורת סופגניה) בעוצמה מעט מעל 2 טסלה.
כדי לחמם את הפלזמה, הצוות השתמש ב-1,8 מיליון וואט של חלקיקים ניטרליים בעלי אנרגיה גבוהה. למרות שפריקת הפלזמה, או התקופה שבה התרחשו תגובות תרמו-גרעיניות באופן פעיל, נמשכה רק 0,15 שניות, הטמפרטורה של היונים בליבה הגיעה ליותר מ-100 מיליון מעלות צלזיוס.
כדי למדוד טמפרטורות יונים, הצוות השתמש בקוד התחבורה TRANSP שפותח ב-PPPL. קוד זה שימושי מכיוון שהוא לוקח בחשבון את פרופילי הטמפרטורה הנמדדים של זיהומים ודוטריום, הדלק העיקרי המשמש בכורי היתוך.
הם מצאו שטווח הטמפרטורות של זיהומים עולה על 8,6 keV (כ-100 מיליון מעלות צלזיוס), בעוד שטווח הטמפרטורות של דאוטריום קרוב לערך זה. ממצא זה מצביע על כך ששיטת החימום בה נעשה שימוש בניסוי הייתה יעילה בהשגת הטמפרטורות הגבוהות הרצויות.
התוצאות מעניקות אופטימיות לפיתוח עתידי של תחנות כוח תרמו-גרעיניות המבוססות על טוקאמקים כדוריים קומפקטיים עם שדה גבוה. התקדמות אלו עשויות להוביל לפתרונות יעילים וברי קיימא יותר מבחינה כלכלית בתחום אנרגיית ההיתוך, המציעים דרך מבטיחה לייצור אנרגיה בת קיימא ונקייה.
קרא גם: