Возможно, самая большая проблема в технологии управляемого ядерного синтеза решена, и эффективность использования ядерного топлива может быть увеличена в 10 раз.
Технология управляемого ядерного синтеза считается основным средством решения энергетических потребностей в будущем, поскольку она требует очень низких затрат на топливо и другую энергию, но при этом вырабатываемая энергия очень отличается качественно от других источников.
Таким образом, крупнейшие державы мира привержены исследованиям и разработкам технологии управляемого ядерного синтеза. Человечество десятилетиями прилагало неустанные усилия в этом направлении, из-за различных технических проблем и узких мест управляемый ядерный синтез до сих пор не был внедрен в коммерческое использование. А ведь прошло уже 50 лет с тех пор, как в серьёз начали изучать технологию управляемого ядерного синтеза.
Однако совсем недавно появился новый способ решения ключевых проблем практической реализации энергии ядерного синтеза путем улучшения термоядерного топлива.
Исследователи из Принстонской лаборатории физики плазмы (PPPL) разработали метод оптимизации топливных смесей и использования спиновой поляризации для повышения энергоэффективности термоядерного синтеза. Ожидается, что этот метод значительно сократит количество трития, будет способствовать созданию термоядерных реакторов меньшего размера и более простых в управлении, а также снизит эксплуатационные расходы и повысит показатели безопасности.
Новая методика основана на дейтерии и тритии как наиболее перспективных видах топлива для ядерного синтеза, а их квантовые свойства улучшаются с помощью технологии спиновой поляризации. В частности, исследователи скорректировали квантовый спин примерно половины атомов топлива, чтобы улучшить эффективность термоядерной реакции. Кроме того, была оптимизирована доля дейтерия в топливной смеси, что, в свою очередь, еще больше повысило эффективность.
Модель, разработанная исследователями из Принстонской лаборатории физики плазмы, показывает, что эти корректировки могут значительно повысить эффективность сгорания трития при сохранении выходной мощности ядерного синтеза. Это означает, что количество трития, необходимого для запуска и поддержания термоядерной реакции, будет значительно уменьшено, что проложит путь к созданию небольших и более экономичных термоядерных систем.
По словам ведущего автора исследования, физика-исследователя, ядерный синтез действительно очень и очень сложен, поэтому масштабы улучшения удивляют. В данной работе показано, что эффективность сжигания трития этим методом может быть увеличена в целых 10 раз.
Главный физик-исследователь PPPL и соавтор статьи Ахмед Диалло сравнил эффективность сжигания трития с эффективностью газовой плиты. Он сказал, что на установках ядерного синтеза тритий обычно сгорает не полностью, и его трудно получить. Таким образом, повышение эффективности сжигания трития является направлением усилий исследователей.
Квантовый спин играет важную роль в ядерном синтезе. Когда два атома топлива для ядерного синтеза имеют одинаковый квантовый спин, у них больше шансов слиться. За счет увеличения поперечного сечения термоядерного синтеза при том же количестве топлива может вырабатываться больше энергии.
Хотя существующий метод спиновой поляризации не выравнивает каждый атом, преимущества, показанные в модели PPPL, не требуют 100% выравнивания спинов. Умеренная спиновая поляризация может значительно повысить эффективность сжигания трития, тем самым повышая общую эффективность и снижая потребление трития.
Поскольку требуется меньше трития, общий масштаб термоядерных электростанций может быть уменьшен, что упрощает получение разрешений, выбор площадки и строительство. Это снизит эксплуатационные расходы термоядерной системы. Кроме того, тритий радиоактивен. Хотя срок его службы относительно невелик, уменьшение количества трития также имеет преимущества в плане безопасности, поскольку это может снизить риск утечки трития или загрязнения окружающей среды.
Однако технология, необходимая для впрыска спин-поляризованного топлива в термоядерный реактор, все еще нуждается в дальнейших исследованиях. Вопросы, необходимые для реализации предлагаемой системы, еще не полностью изученные, также требуют дальнейшей работы. Тем не менее, исследователи уверены в изучении этого нового подхода.
Это исследование не только демонстрирует потенциал спин-поляризованных топлив в ядерном синтезе, но и открывает новый путь для развития технологии управляемого ядерного синтеза. Уменьшив количество трития и повысив эффективность термоядерного синтеза, исследователи сделали важный шаг к созданию меньшего по размеру, более экономичного и более безопасного термоядерного реактора. Это обеспечит более устойчивое и экологически чистое решение для будущего энергоснабжения.
Спасибо, что дочитали до конца!
Ставьте лайки и подписывайтесь на канал, чтобы быть в курсе всех событий и расширить свои знания о нашей невероятной Вселенной! 🌌🚀