Kore nükleer füzyon reaktörü 30 saniyede 100 milyon°C’ye ulaştı

Sürekli, istikrarlı bir deney, nükleer füzyonun bir fizik problemi olmaktan mühendislik problemine geçtiğinin en son kanıtıdır.

Fizik


7 Eylül 2022

Füzyon reaktörü

Kore Süperiletken Tokamak İleri Araştırma deneyi

Kore Füzyon Enerjisi Enstitüsü

Bir nükleer füzyon reaksiyonu, 100 milyon°C’yi aşan sıcaklıklarda 30 saniye sürmüştür. Süre ve sıcaklık tek başına kayıt olmasa da, ısı ve kararlılığın aynı anda elde edilmesi, kullanılan tekniğin ölçeği büyütülebildiği sürece, bizi uygulanabilir bir füzyon reaktörüne bir adım daha yaklaştırıyor.

Çoğu bilim insanı, uygulanabilir füzyon gücünün hala onlarca yıl uzakta olduğu konusunda hemfikirdir, ancak anlayış ve sonuçlardaki artan ilerlemeler gelmeye devam etmektedir. 2021’de yapılan bir deney, kendi kendini idame ettirecek kadar enerjik bir reaksiyon yarattı, ticari bir reaktör için kavramsal tasarımlar hazırlanırken, Fransa’daki büyük ITER deneysel füzyon reaktörü üzerinde çalışmalar devam ediyor.

Şimdi Yong-Su Na Güney Kore’deki Seul Ulusal Üniversitesi’nde ve meslektaşları, yaşayabilir bir reaktör için gerekli olacak aşırı yüksek sıcaklıklarda bir reaksiyon yürütmeyi ve cihaz içinde oluşturulan sıcak, iyonize madde durumunu 30 saniye boyunca sabit tutmayı başardılar.

Bu sözde plazmayı kontrol etmek hayati önem taşır. Reaktörün duvarlarına dokunursa, hızla soğur, reaksiyonu bastırır ve onu tutan haznede önemli hasara neden olur. Araştırmacılar normalde plazmayı içermek için çeşitli manyetik alan şekilleri kullanırlar – bazıları, ısı ve plazma kaçışını durduran bir durum olan reaktör duvarına yakın basınçta keskin bir kesme ile plazmayı şekillendiren bir kenar taşıma bariyeri (ETB) kullanır. Diğerleri, plazmanın merkezine daha yakın bir yerde daha yüksek basınç oluşturan bir dahili taşıma bariyeri (ITB) kullanır. Ancak her ikisi de istikrarsızlık yaratabilir.

Na’nın ekibi, Kore Süper İletken Tokamak İleri Araştırma (KSTAR) cihazında değiştirilmiş bir ITB tekniği kullanarak çok daha düşük bir plazma yoğunluğu elde etti. Yaklaşımları, plazmanın çekirdeğindeki sıcaklıkları artırıyor ve onları kenarda düşürüyor, bu da muhtemelen reaktör bileşenlerinin ömrünü uzatacak.

Imperial College London’dan Dominic Power, bir reaktör tarafından üretilen enerjiyi artırmak için plazmayı gerçekten sıcak hale getirebileceğinizi, onu gerçekten yoğun hale getirebileceğinizi veya hapsetme süresini artırabileceğinizi söylüyor.

“Bu ekip, yoğunluk sınırlamasının aslında geleneksel çalışma modlarından biraz daha düşük olduğunu buluyor ve bu mutlaka kötü bir şey değil, çünkü çekirdekteki daha yüksek sıcaklıklarla telafi ediliyor” diyor. “Kesinlikle heyecan verici, ancak fizik anlayışımızın daha büyük cihazlara ne kadar iyi ölçeklendiği konusunda büyük bir belirsizlik var. Yani ITER gibi bir şey KSTAR’dan çok daha büyük olacak”.

Na, düşük yoğunluğun anahtar olduğunu ve plazmanın merkezindeki “hızlı” veya daha enerjik iyonların – sözde hızlı iyon düzenlemeli geliştirme (FIRE) – kararlılığın ayrılmaz bir parçası olduğunu söylüyor. Ancak ekip, ilgili mekanizmaları henüz tam olarak anlamış değil.

Reaksiyon, yalnızca donanımla ilgili sınırlamalar nedeniyle 30 saniye sonra durduruldu ve gelecekte daha uzun süreler mümkün olmalıdır. KSTAR şimdi, reaktörün duvarındaki karbon bileşenlerinin, Na’nın deneylerin tekrarlanabilirliğini iyileştireceğini söylediği tungsten ile değiştirilmesiyle, yükseltmeler için kapatıldı.

Lee Margetts İngiltere’deki Manchester Üniversitesi’nden bir araştırmacı, füzyon reaktörlerinin fiziğinin iyi anlaşılmaya başladığını, ancak çalışan bir elektrik santrali inşa edilmeden önce aşılması gereken teknik engeller olduğunu söylüyor. Bunun bir kısmı, reaktörden ısıyı çekmek ve onu elektrik akımı üretmek için kullanmak için yöntemler geliştirecek.

“Bu fizik değil, mühendislik” diyor. “Bunu sadece gazla çalışan veya kömürle çalışan bir elektrik santrali açısından düşünürseniz, ısıyı uzaklaştıracak hiçbir şeyiniz yoksa, o zaman onu işleten insanlar ‘geçiş yapmalıyız’ diyecektir. kapalı çünkü çok ısınıyor ve elektrik santralini eritecek’ ve buradaki durum tam olarak bu.”

Brian Appelbe Imperial College London’da, füzyon araştırmalarında kalan bilimsel zorlukların başarılabilir olması gerektiğini ve YANGIN’ın ileriye doğru bir adım olduğunu, ancak ticarileştirmenin zor olacağını kabul ediyor.

“Manyetik hapsetme füzyon yaklaşımı, karşı karşıya kalacağı bir sonraki sorunu çözmek için oldukça uzun bir evrim geçmişine sahiptir” diyor. “Ama beni biraz gergin veya belirsiz yapan şey, aslında buna dayalı bir ekonomik enerji santrali inşa etmenin mühendislik zorlukları.”

Dergi referansı: Doğa, DOI: 10.1038/s41586-022-05008-1

Bu konular hakkında daha fazlası:

Leave a Comment

Your email address will not be published.