Fizycy z Europy, w tym z Polski, zakończyli serię eksperymentów z użyciem deuteru i trytu w urządzeniu fuzyjnym Joint European Torus (JET) w Wielkiej Brytanii. W ramach tych prac zbadali procesy syntezy jądrowej i techniki kontroli w warunkach podobnych do tych, jakie będą panowały w przyszłych elektrowniach termojądrowych.
Tokamak JET (Joint European Torus) to eksperymentalny reaktor termojądrowy w kształcie torusa, zlokalizowany w Culham Centre for Fusion Energy w Oxfordshire w Wielkiej Brytanii. Obiekt wykorzystuje pola magnetyczne do utrzymywania gorącego, zjonizowanego gazu (plazmy) z dala od wewnętrznych ścian zbiornika, umożliwiając bezpieczną pracę w temperaturze 150 milionów stopni Celsjusza – dziesięciokrotnie wyższej niż temperatura w jądrze Słońca.
Reaktor JET rozpoczął pracę w 1983 roku jako wspólny projekt europejski. Z czasem został poddany kilku ulepszeniom, które miały poprawić jego wydajność. W 1991 roku JET stał się pierwszym na świecie reaktorem wykorzystującym mieszankę trytu i deuteru w proporcji pół na pół. Obiekt ustanowił liczne rekordy w badaniach nad fuzją jądrową, w tym rekordową plazmę Q (stosunek wytworzonej mocy fuzji jądrowej do mocy zewnętrznej włożonej w podgrzanie plazmy) wynoszącą 0,64 w 1997 roku oraz rekordową moc energii z fuzji jądrowej wynoszącą 59 megadżuli w pięciosekundowym impulsie w grudniu 2021 roku. Tokamak zbudowany przez państwa europejskie i używany przez cały okres eksploatacji wspólnie przez europejskich naukowców stał się własnością UKAEA w październiku 2021 roku, w czerwcu bieżącego roku obchodził 40. rocznicę uzyskania pierwszej plazmy, a zakończenie działalności urządzenia jest zaplanowane na koniec 2023 roku.
Kampanię eksperymentalną w tokamaku JET przeprowadziło ponad 300 naukowców z europejskich ośrodków badawczych należących do konsorcjum EUROfusion oraz pracowników inżynieryjnych i naukowo-technicznych z United Kingdom Atomic Energy Authority (UKAEA). W kampanii brała udział m.in. grupa polskich naukowców z Instytutu Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy (IFPiLM) w Warszawie.
Obecnie JET jest jedynym urządzeniem, w którym można przeprowadzać dużą liczbę reakcji termojądrowych. Wykorzystywana tam obecnie wysokowydajna mieszanka paliwowa deuter-tryt (D-T) w przyszłości będzie stosowana w elektrowniach termojądrowych. Celem zakończonej kampanii eksperymentalnej było rozwijanie technologii i metodologii niezbędnych dla przyszłych elektrowni termojądrowych.
Większość eksperymentalnych urządzeń fuzyjnych wykorzystuje wodór lub sam deuter. Natomiast testowanie mieszanki deuteru i trytu pozwala jak najbardziej zbliżyć się do warunków panujących w prawdziwej elektrowni termojądrowej – wyjaśniono w komunikacie IFPiLM.
Eksperymenty w JET zoptymalizowały reakcje fuzji deuteru i trytu oraz przyczyniły się do opracowania technik zarządzania zatrzymywaniem paliwa, odprowadzaniem ciepła i ewolucją materiałów. Dzięki temu uzyskano informacje, które są kluczowe dla projektowania i działania przyszłych reaktorów, takich jak międzynarodowy eksperymentalny reaktor badawczy zlokalizowany na południu Francji – ITER, demonstracyjna elektrownia termojądrowa DEMO, a także dla wszystkich innych badań prowadzonych na całym świecie na rzecz rozwoju elektrowni termojądrowych.
relacjonują naukowcy
Wyjaśniając znaczenie kampanii eksperymentalnej, naukowcy mówią o łączeniu przeszłości i przyszłości w badaniach nad syntezą jądrową.
Kampania oparta na eksperymentach przeprowadzonych pod koniec 2021 roku pogłębiła naszą wiedzę na temat plazmy deuterowo-trytowej. Spostrzeżenia uzyskane w ramach tej kampanii na temat optymalizacji reakcji syntezy jądrowej i opracowania nowatorskich strategii operacyjnych łączą wiedzę z przeszłości z przyszłymi zastosowaniami w technologii fuzji jądrowej.
informują naukowcy
Naukowcy przetestowali nowe koncepcje opracowane na mniejszych europejskich tokamakach początkowo z deuterem, a następnie z mieszanką paliwa deuterowo-trytowego. Badania te są ważne dla zrozumienia, w jaki sposób procesy obserwowane na mniejszych urządzeniach będą dostosowane do większych przyszłych projektów syntezy jądrowej.
Jak podkreślają, kampania oznacza postępy w pracy z paliwem trytowym.
Naukowcy z JET poczynili znaczące postępy, stosując tryt jako składnik paliwa poprzez wprowadzenie nowatorskich technologii monitorowania i czyszczenia, w tym laserowych metod diagnostycznych takich jak LID-QMS (desorpcja indukowana laserem – kwadrupolowa spektrometria mas). Innowacje te mają kluczowe znaczenie dla przyszłego funkcjonowania tokamaka ITER, gdyż zapewniają dokładny monitoring zużycia trytu i zwiększają bezpieczeństwo funkcjonowania urządzenia. Głównym sukcesem kampanii DTE3 była zdolność do odtworzenia eksperymentów związanych z wysoką energią termojądrową z drugiej kampanii eksperymentalnej dotyczącej deuteru i trytu (DTE2) z 2021 roku. Osiągnięcie to wskazuje na niezawodność i gotowość metod operacyjnych JET, które są niezbędne dla przyszłego sukcesu projektu ITER.
informuje konsorcjum EUROfusion
Kampania obejmowała testowanie różnych scenariuszy operacyjnych w celu efektywnego zarządzania ciepłem odprowadzanym z gorącego, zjonizowanego paliwa gazowego (plazmy). Naukowcy skupili się na rozproszeniu energii na krawędzi plazmy – przy jednoczesnym utrzymaniu wysokiego poziomu energii w rdzeniu plazmy, co stanowi równowagę krytyczną dla wykonalności reaktora. Obejmowało to minimalizację lub wyeliminowanie wybuchów energii wynikających z niestabilności krawędzi plazmy oraz wdrożenie innowacyjnych technik zarządzania obciążeniem cieplnym, takich jak odprowadzenie gazu zanieczyszczającego kontrolowane ze sprzężeniem zwrotnym w celu utworzenia strefy radiacyjnej zlokalizowanej wokół punktu X. Ponadto zespół zademonstrował kontrolę mieszanki paliwowej D-T w czasie rzeczywistym poprzez wtryskiwanie gazu i zamrożonych granulek deuteru, co jest kluczową metodą kontrolowania reakcji termojądrowych. Postępy te mają kluczowe znaczenie dla pomyślnego funkcjonowania przyszłych reaktorów termojądrowych.
Autorzy prac mówią też o pogłębianiu wiedzy na temat efektów neutronów wysokoenergetycznych.
Koncentrując się na wpływie powstałych w wyniku syntezy jądrowej neutronów o energii 14,1 MeV, które przenoszą energię z reakcji termojądrowych z plazmy, kampania zapewniła wgląd w ich wpływ na systemy chłodzenia i elektronikę, przy czym ta ostatnia działa we współpracy z CERN-em. Wiedza ta jest niezbędna do projektowania bezpiecznych i bardziej wydajnych przyszłych reaktorów termojądrowych.
tłumaczą naukowcy
Uczestniczący w pracach z JET polski Instytut Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy reprezentuje polskie środowisko naukowo-badawcze w projekcie konsorcjum EUROfusion i koordynuje badania fuzyjne w Polsce. W tym celu powołane zostało Centrum naukowo-przemysłowe Nowe Technologie Energetyczne (CeNTE), skupiające potencjał badawczy ponad 20 krajowych podmiotów, do których należą: instytuty badawcze, uczelnie, instytuty PAN oraz firmy przemysłowe.
źródło: naukawpolsce.pap.pl
Odnawialne źródła energii – dodatkowe informacje:
bateria ze stałym elektrolitem, biogaz, biomasa, biometan, biopaliwo, biowodór, efektywność energetyczna, energetyka prosumencka, energetyka jądrowa, energetyka rozproszona, energia cieplna oceanu, energia geotermalna, energia prądów morskich pływów i falowania, energia słoneczna, energia wiatru, energia wodna, fuzja termojądrowa, klastry energii, kogeneracja, kryzys energetyczny, magazyny energii, offshore, perowskit, prosument, prosument lokatorski, prosument zbiorowy, REPowerEU, Small Modular Reactor (SMR), spółdzielnie energetyczne (wspólnoty energetyczne), system net-billingu, transformacja energetyczna, wodór, ubóstwo energetyczne, zielona energia, zrównoważona energetyka
Wiedza ekologiczna – dodatkowe informacje:
aforyzmy ekologiczne, biblioteka ekologa, biblioteka młodego ekologa, ekoprognoza, encyklopedia ekologiczna, hasła ekologiczne, hasztagi (hashtagi) ekologiczne, kalendarium wydarzeń ekologicznych, kalendarz ekologiczny, klęski i katastrofy ekologiczne, największe katastrofy ekologiczne na świecie, międzynarodowe organizacje ekologiczne, podcasty ekologiczne, poradniki ekologiczne, (nie) tęgie głowy czy też (nie) najtęższe umysły, znaki i oznaczenia ekologiczne
Dziękuję, że przeczytałaś/eś powyższe informacje do końca. Jeśli cenisz sobie zamieszczane przez portal treści zapraszam do wsparcia serwisu poprzez Patronite.
Możesz również wypić ze mną wirtualną kawę! Dorzucasz się w ten sposób do kosztów prowadzenia portalu, a co ważniejsze, dajesz mi sygnał do dalszego działania. Nad każdym artykułem pracuję zwykle do późna, więc dobra, mocna kawa wcale nie jest taka zła ;-)
Zapisz się na Newsletter i otrzymuj email z ekowiadomościami. Dodatkowo dostaniesz dostęp do specjalnego działu na stronie portalu, gdzie pojawiają się darmowe materiały do pobrania i wykorzystania. Poradniki i przewodniki, praktyczne zestawienia, podsumowania, wzory, karty prac, checklisty i ściągi. Wszystko czego potrzebujesz do skutecznej i zielonej rewolucji w twoim życiu. Zapisz się do Newslettera i zacznij zmieniać świat na lepsze.
Chcesz podzielić się ciekawym newsem lub zaproponować temat? Skontaktuj się pisząc maila na adres: informacje@wlaczoszczedzanie.pl
Więcej ciekawych informacji znajdziesz na stronie głównej portalu Włącz oszczędzanie
