science >> Wetenschap >  >> Fysica

Onderzoekers genereren fusie met 100 miljoen Kelvin gedurende 20 seconden

Tokamak-geometrie en de parameterevolutie van een FIRE-modus. a, De plasmaconfiguratie van een FIRE-modus in KSTAR. De kleur van de lijnen geeft de ionentemperatuur aan in kiloelektronvolt, waarbij 10 keV overeenkomt met ≈120 miljoen kelvin. b–i, De tijdsevolutie van de belangrijkste natuurkundige en technische parameters (opname 25860). b, De plasmastroom (Ip ), toroïdale magnetische veldsterkte op de magnetische as (BT), neutrale bundelinjectievermogen (PNBI ) en elektronen cyclotron resonantie verwarmingsvermogen (PECH). c, De verbeteringsfactoren voor energiebeperking ten opzichte van de ITER89P en de IPB98(y,2)-schaalwet (H89 en H98y2 ) en opgeslagen plasma-energie (WMHD ). d, De lijngemiddelde elektronendichtheid (ne ) en lijngemiddelde snelle ionendichtheid van NUBEAM-berekeningen (nsnel ). e, De centrale ion- en elektronentemperatuur (Ti,0 en Te,0 ). f, De Dα emissie intensiteit. g, De lusspanning. h, De interne inductantie (li ), genormaliseerde bèta (βN ) en de magnetische fluctuaties die worden gedetecteerd door Mirnov-spoelen. i, De stralingsintensiteit van de koolstoflijn van C 2+→3+ . Krediet:Natuur (2022). DOI:10.1038/s41586-022-05008-1

Een team van onderzoekers verbonden aan meerdere instellingen in Zuid-Korea, samen met twee collega's van de Princeton University en een van de Columbia University, heeft een nieuwe mijlpaal bereikt in de ontwikkeling van fusie als energiebron - ze genereerden een reactie die temperaturen van 100 miljoen Kelvin produceerde en duurde 20 seconden. In hun paper gepubliceerd in het tijdschrift Nature , beschrijft de groep hun werk en waar ze van plan zijn het de komende jaren uit te voeren.

De afgelopen jaren hebben wetenschappers geprobeerd om duurzame fusiereacties in energiecentrales te creëren als middel om warmte op te wekken voor omzetting in elektriciteit. Ondanks aanzienlijke vooruitgang is het hoofddoel nog steeds niet bereikt. Wetenschappers die aan het probleem werkten, vonden het moeilijk om fusiereacties onder controle te houden - de kleinste afwijkingen leiden tot instabiliteiten die voorkomen dat de reactie doorgaat. Het grootste probleem is het omgaan met de warmte die wordt gegenereerd, die in de miljoenen graden loopt. Materialen kunnen plasma natuurlijk niet zo heet houden, dus het wordt met magneten zwevend gehouden.

Er zijn twee benaderingen bedacht:de ene wordt een randtransportbarrière genoemd - deze vormt het plasma op een manier die voorkomt dat het ontsnapt. De andere benadering wordt een interne transportbarrière genoemd en is het soort dat wordt gebruikt door de onderzoekers van het Superconducting Tokamak Advanced Research Center in Korea, de locatie van het nieuwe onderzoek. Het werkt door een gebied met hoge druk te creëren nabij het midden van het plasma om het onder controle te houden.

De onderzoekers merken op dat het gebruik van de interne transportbarrière resulteert in een veel dichter plasma dan de andere benadering, en daarom kozen ze ervoor om het te gebruiken. Een hogere dichtheid, merken ze op, maakt het gemakkelijker om hogere temperaturen in de buurt van de kern te genereren. Het leidt ook tot lagere temperaturen aan de randen van het plasma, wat gemakkelijker is voor de apparatuur die wordt gebruikt voor insluiting.

In deze laatste test in de faciliteit was het team in staat om warmte tot 100 miljoen Kelvin te genereren en de reactie 20 seconden aan de gang te houden. Andere teams hebben vergelijkbare temperaturen gegenereerd of hebben hun reacties even lang aan de gang gehouden, maar dit is de eerste keer dat beide in één reactie zijn bereikt.

De onderzoekers zijn vervolgens van plan hun faciliteit aan te passen om gebruik te maken van wat ze de afgelopen jaren van onderzoek hebben geleerd, door sommige componenten, zoals koolstofelementen op de kamerwanden, te vervangen door nieuwe, bijvoorbeeld gemaakt van wolfraam. + Verder verkennen

Fusiesimulatiecode ontwikkeld om fusie-instabiliteiten in TAE te projecteren

© 2022 Science X Network




Meer >

Meer >

Hoofdlijnen

  1. Over leverfuncties in het menselijk lichaam
  2. Rechtbank vindt het goed om een ​​soort uil te doden om het effect op andere uilen te zien
  3. Tekenen van slaap gezien in kwallen
  4. Twee soorten Cilia in een Paramecium
  5. Factoren die betrokken zijn bij celdifferentiatie
  6. Griezelige bescherming:bedreigde diersoorten redden boven onze dode lichamen
  7. Gewijzigde nucleotiden die worden gebruikt in COVID-19-vaccins werken zoals ontworpen
  8. Puin van de tsunami van 2011 bracht honderden soorten over de Stille Oceaan
  9. Behandeling van antibioticaresistente infecties met peptiden geïnspireerd op menselijk speeksel

Wetenschap