Ученые предлагают новую конструкцию для термоядерных электростанций следующего поколения
Одной из самых больших проблем при разработке практических термоядерных электростанций является поиск безопасного и эффективного способа его охлаждения. Исследователи Массачусетского технологического института (MIT) предложили использовать высокотемпературные сверхпроводящие магниты для отвода опасного тепла из реактора.
Их конструкция представляет собой компактный термоядерный реактор с удобной внутренней камерой. Детали для тепловыделяющего механизма можно легко менять в камере и вне ее.
Профессор MIT Деннис Уайт возглавляет исследовательскую группу, которая разработала новую систему охлаждения. Он объясняет, что их подход гораздо более эффективен, чем нынешние способы вытеснения огромного количества тепла, выделяемого в результате ядерного синтеза.
Термоядерная реакция обещает обеспечить огромное количество чистой и устойчивой энергии для человечества на протяжении десятилетий. Топливом для этого процесса является литий и тяжелая форма водорода, два очень распространенных элемента, которые можно извлечь из морской воды.
Активный термоядерный реактор производит много энергии. 80% этого выхода - нейтроны, которые нагревают «одеяло» материала вокруг плазмы. Тепло, исходящее от одеяла, приводит в движение турбину, которая вырабатывает электроэнергию.
Оставшиеся 20% состявляют тепло, которое удерживается внутри плазмы. Это тепло должно быть удалено из камеры термоядерного синтеза до того, как оно окончательно расплавит весь реактор.
Плазма может нагреваться так же, как и само Солнце. Она может расплавить любой искусственный материал, который соприкасается с ней. Ученые используют мощные электромагниты для удержания плазмы вдали от внутренних стенок термоядерной камеры.
Другая группа электромагнитов создает путь для выхода плазмы из камеры. Эта магнитная боковая камера называется «дивертор». Вторичные электромагнитные катушки, ответственные за генерацию дивертора, расположены вне первичных катушек. Эти катушки больше и сильнее, так что их магнитные поля могут достигать внутренности камеры синтеза.
Однако вторичные магниты намного менее точны, чем первичные катушки. Их сильные поля мешают созданию достаточно большого и эффективного отвода тепла.
Реактор Advanced, Robust и Compact (ARC) от MIT может считаться лучшим выбором для достижения практической мощности термоядерного синтеза в ближайшем будущем.
Конструкция ARC способна соответствовать выходной мощности своих более крупных предшественников. Размер его меньше, чем у более ранних реакторов. Сочетание небольшого размера и высокой производительности делает его очень горячим, поэтому ему нужна лучшая система охлаждения.
В то время как старые термоядерные реакторы используют два отдельных набора магнитных катушек, в реакторе ARC используются магниты, встроенные в секции. Меньшие сегменты намного легче удалить для ремонта или замены.
Несмотря на свои меньшие размеры, реактор ARC имеет достаточно места для размещения вторичных магнитов внутри первичных катушек. Поскольку вторичные катушки теперь расположены ближе к камере плавления, их можно сделать намного меньшими по размеру.
Их меньший размер увеличивает точность, с которой они могут формировать магнитные поля. «Мы хотим сделать «выхлопную трубу» как можно большей, - отметил Уайт. - Это действительно революция для дизайна электростанции».
