Încă o inovaţie a reactoarelor de fuziune nucleară: cercetătorii au elaborat o metodă prin care să elimine căldura în exces

Noua soluţie a fost făcută posibilă cu ajutorul unei abordări inovative pentru a face reactoarele de fuziune mai compacte, folosind magneţi superconductori de temperatură înaltă. Această metodă a format baza pentru un nou program de cercetare lansat anul acesta la MIT şi pentru crearea unei companii independente care să dezvolte conceptul. Noul model, spre deosebire de alte centrale de fuziune de până acum, ar face posibilă deschiderea camerei interne a dispozitivului pentru a înlocui componente critice. Această capacitate este esenţială în noul mecanism de absorbire a căldurii, scrie Phys.

Noua abordare este descrisă în detaliu în jurnalul Fusion Engineering and Design, iar autorul principal este Adam Kuang, absolvent la MIT, alături de profesorul său, Dennis Whyte, director al Plasma Science and Fusion Center din cadrul MIT.

În esenţă, mecanismul de eliminare a căldurii din reactor poate fi comparat cu sistemul de eşapament al unei maşini. „Ţeava de eşapament” din noul model este mai lungă şi mai groasă decât ar fi posibil în reactoarele de acum, făcând-o mai eficientă în eliminarea căldurii.

Fuziunea este în fapt reacţia care are loc în Soare, care promite producerea de energie nelimitată. Dar decenii de studii pentru asemenea centrale electrice nu au dus la un model care să prodcuă mai multă energie decât consumă.

„Este o revoluţie în proiectarea reactoarelor de fuziune nucleară”

La începutul acestui an, propunerea inginerilor de la MIT pentru un nou tip de centrală de fuziune, alături de alte modele inovative elaborate de alţii – au făcut ca acest scop de a folosi fuziunea nucleară ca sursă de energie să pară realizabil. Totuşi, mai există unele probleme care trebuie rezolvate, inclusiv un mod eficient de a elimina căldura internă provenită de la plasma din interiorul dispozitivului. 

O mare parte din energia produsă în interiorul unui reactor de fuziune este emisă în forma neutronilor, care încălzesc materialul din jurul plasmei. „Pătura” încălzită va duce la mişcarea unei turbine. Dar circa 20% din energie este produsă în formă de căldură chiar de plasmă, căldură care trebuie cumva înlăturată pentru a preveni topirea materialelor din cameră.

Nu există un material care să fie suficient de rezistent pentru a face faţă căldurii generate de plasmă, care poate atinge milioane de grade Celsius, astfel că plasma este ţinută de magneţi care o previn să vină în contact direct cu pereţii interiori. În modelele standard, există un set separat de magneţi pentru a crea o cameră prin care să se elimine căldura în exces, dar metoda este ineficientă pentru noul model de reactor mai compact.

„Dacă nu facem nimic pentru a elimina căldura, mecanismul s-ar distruge”, a precizat Kuang.

În arhitectura convenţională a reactoarelor de fuziune, bobinele secundare care creează divertorul se află în afara celor primare, pentru că nu se pot pune în interiorului acestora din urmă. Acest lucru înseamnă că bobinele secundare trebuie să fie mari şi puternice pentru a crea un câmp suficient de puternic pentru a intra în cameră. Ca rezultat, acestea nu sunt foarte precise în ceea ce priveşte controlul plasmei.

Noul model al inginerilor de la MIT, numit ARC (de la advanced, robust, and compact), are magneţi care pot fi înlăturaţi. Astfel, este posibil accesul la interior şi plasarea magneţilor secundari în bobinele principale, şi nu afară ca în modelul standard. Cu acest nou aranjament, „doar prin apropierea de plasmă, aceştia pot avea dimensiuni mai reduse”, a adăugat Kuang.

Rezultatul final a fost că divertorul trebuie să fie mai lung şi mai larg, dar cu magneţi mai mici. „Ţeava de eşapament trebuie să fie cât mai largă cu putinţă”, a precizat Whyte, explicând că plasarea bobinelor secundare în interiorul celor primare face acest lucru posibil. „Este o revoluţie în proiectarea reactoarelor de fuziune nucleară”, a adăugat acesta.

Vă recomandăm să citiţi şi următoarele articole:

Fuziunea nucleară va fi accesibilă în doar un deceniu

Un nou record pentru fuziunea nucleară a fost atins de steleratorul Wendelstein 7-X de la Max Planck

O nouă abordare în materie de fuziune nucleară poate revoluţiona industria energetică şi poate însemna sfârşitul erei combustibililor fosili

Reactorul de fuziune nucleară al americanilor are probleme. S-a făcut o eroare imensă