Το κοινό οικιακό καθαριστικό μπορεί να ενισχύσει την προσπάθεια συλλογής ενέργειας σύντηξης στη Γη


Το κοινό οικιακό καθαριστικό μπορεί να ενισχύσει την προσπάθεια συλλογής ενέργειας σύντηξης στη Γη

Ο φυσικός PPPL Federico Nespoli στη Μεγάλη Ελικοειδή Συσκευή στην Ιαπωνία. Πίστωση: Ιαπωνικό Εθνικό Ινστιτούτο Επιστήμης Σύντηξης / Kiran Sudarsanan.

Οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι η προσθήκη ενός κοινού οικιακού καθαριστικού – του ορυκτού βορίου που περιέχεται σε καθαριστικά όπως ο βόρακας – μπορεί να βελτιώσει σημαντικά την ικανότητα ορισμένων ενεργειακών συσκευών σύντηξης να συγκρατούν τη θερμότητα που απαιτείται για την παραγωγή αντιδράσεων σύντηξης στη Γη, όπως κάνουν ο ήλιος και τα αστέρια.


Οι φυσικοί στο Εργαστήριο Φυσικής Πλάσματος του Πρίνστον (PPPL) του Υπουργείου Ενέργειας των ΗΠΑ (DOE), σε συνεργασία με Ιάπωνες ερευνητές, έκαναν την παρατήρηση στη Μεγάλη Ελικοειδή Συσκευή (LHD) στην Ιαπωνία, μια στριφτή μαγνητική εγκατάσταση που οι Ιάπωνες αποκαλούν «ηλιοτρόνιο». Τα αποτελέσματα έδειξαν για πρώτη φορά ένα νέο καθεστώς για τον περιορισμό της θερμότητας σε εγκαταστάσεις γνωστές ως αστεριστές, παρόμοιο με το ηλιοτρόπιο. Τα ευρήματα θα μπορούσαν να προωθήσουν τον περιστροφικό σχεδιασμό ως σχέδιο για μελλοντικούς σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής σύντηξης.

Ανώτερος περιορισμός

Οι ερευνητές παρήγαγαν το καθεστώς υψηλότερου περιορισμού με έγχυση μικροσκοπικών κόκκων σκόνη στο πλάσμα LHD που τροφοδοτεί τις αντιδράσεις σύντηξης. Η έγχυση μέσω ενός εγκατεστημένου σταγονόμετρου PPPL μείωσε απότομα τους τυρβώδεις στροβίλους και τις δίνες και αύξησε την περιορισμένη θερμότητα που παράγει τις αντιδράσεις.

«Μπορούσαμε να δούμε αυτό το φαινόμενο πολύ καθαρά», είπε ο φυσικός PPPL Federico Nespoli, επικεφαλής συγγραφέας μιας εργασίας που περιγράφει λεπτομερώς τη διαδικασία στο περιοδικό. Φυσική της Φύσης. «Όσο περισσότερη ενέργεια δίνουμε στο πλάσμα τόσο μεγαλύτερη είναι η αύξηση της θερμότητας και του περιορισμού, κάτι που θα ήταν ιδανικό σε πραγματικές συνθήκες αντιδραστήρα».

Ο Ντέιβιντ Γκέιτς, ένας κύριος ερευνητής φυσικός στο PPPL, ο οποίος ηγείται του Τμήματος Προηγμένων Έργων που επέβλεψε την εργασία, δήλωσε: «Είμαι πολύ ενθουσιασμένος για αυτά τα εξαιρετικά αποτελέσματα που έγραψε ο Φεντερίκο σε αυτό το σημαντικό έγγραφο σχετικά με τις συνεργασίες μας με την ομάδα στη Μεγάλη Ελικοειδή Συσκευή . Όταν ξεκινήσαμε αυτό το έργο – το LHD Impurity Powder Dropper – το 2018, είχαμε ελπίδες ότι θα μπορούσε να υπάρξει επίδραση στον περιορισμό της ενέργειας. Οι παρατηρήσεις είναι ακόμη καλύτερες από ό,τι περιμέναμε με την καταστολή στροβιλισμού σε ένα μεγάλο κλάσμα της ακτίνας πλάσματος. Είμαι πολύ ευγνώμων στους Ιάπωνες συναδέλφους μας που μας έδωσαν την ευκαιρία να συμμετάσχει η ομάδα μας σε αυτά τα πειράματα».

Τα ευρήματα χαροποίησαν επίσης Ιάπωνες ερευνητές. «Είμαστε πολύ χαρούμενοι και ενθουσιασμένοι που έχουμε αυτά τα αποτελέσματα», δήλωσε ο Masaki Osakabe, εκτελεστικός διευθυντής του έργου LHD και επιστημονικός σύμβουλος για την έρευνα πυρηνικής σύντηξης για το MEXT, το ιαπωνικό υπουργείο που είναι υπεύθυνο για την πυρηνική ενέργεια. “Είμαστε επίσης τιμή μας να είμαστε συνεργάτες με την PPPL”, δήλωσε ο Osakabe. “Τα ευρήματα που αποκαλύφθηκαν με αυτή τη συνεργασία θα παρέχουν ένα ωραίο εργαλείο για τον έλεγχο του πλάσματος υψηλής απόδοσης σε έναν αντιδραστήρα σύντηξης.”

Υποσχόμενη έννοια

Οι Stellarators, που κατασκευάστηκαν για πρώτη φορά τη δεκαετία του 1950 υπό τον ιδρυτή της PPPL, Lyman Spitzer, είναι μια πολλά υποσχόμενη ιδέα που έχουν μακροπρόθεσμες συμμετρικές μαγνητικές εγκαταστάσεις που ονομάζονται ως η κορυφαία συσκευή για την παραγωγή ενέργειας σύντηξης. Ένα ιστορικό σχετικά ανεπαρκούς θερμικού περιορισμού έχει παίξει ρόλο στην αναστολή των αστεριστών, οι οποίοι μπορούν να λειτουργήσουν σε σταθερή κατάσταση με μικρό κίνδυνο διαταραχών του πλάσματος που αντιμετωπίζουν τα tokamaks.

Η σύντηξη συνδυάζει ελαφρά στοιχεία με τη μορφή πλάσματος – την καυτή, φορτισμένη κατάσταση της ύλης που αποτελείται από ελεύθερα ηλεκτρόνια και ατομικούς πυρήνες ή ιόντα, που αποτελούν το 99 τοις εκατό του ορατού σύμπαντος – για να απελευθερώσει τεράστιες ποσότητες ενέργειας. Τα Tokamaks και οι stellarators είναι τα κύρια μαγνητικά σχέδια για τους επιστήμονες που επιδιώκουν να συλλέξουν ασφαλή, καθαρή και ουσιαστικά απεριόριστη ισχύ σύντηξης για την παραγωγή ενέργειας σύντηξης για την ανθρωπότητα.

Αν και το βόριο έχει χρησιμοποιηθεί από καιρό για τη ρύθμιση των τοίχων και τη βελτίωση του εγκλεισμού στα tokamaks, οι επιστήμονες δεν έχουν δει προηγουμένως “μια εκτεταμένη μείωση αναταράξεων και αύξηση θερμοκρασίας όπως αυτή που αναφέρεται σε αυτό το άρθρο”, σύμφωνα με την εφημερίδα. Επιπλέον, απουσίαζαν από τις παρατηρήσεις επιβλαβείς εκρήξεις θερμότητας και σωματιδίων, που ονομάζονται τρόποι εντοπισμού άκρων (ELM), που μπορούν να συμβούν σε tokamaks και stellarators κατά τη διάρκεια του υψηλού περιορισμού ή της λειτουργίας H. πειράματα.

Η αξιοσημείωτη βελτίωση της θερμότητας και του περιορισμού στο πλάσμα LHD μπορεί να προέκυψε από τη μείωση αυτού που ονομάζεται αστάθεια της βαθμίδας θερμοκρασίας ιόντων (ITG), η οποία παράγει αναταράξεις που προκαλούν διαρροή πλάσματος από τον περιορισμό. Η μείωση των αναταράξεων έρχεται σε αντίθεση με έναν τύπο απώλειας θερμότητας που ονομάζεται «νεοκλασική μεταφορά», η άλλη κύρια αιτία διαφυγής των σωματιδίων από τον περιορισμό των αστεριών.

Νέος γύρος

Ένας νέος γύρος πειραμάτων LHD βρίσκεται τώρα σε εξέλιξη που θα ελέγξει εάν η βελτίωση στη θερμότητα και τον περιορισμό συνεχίζεται για αυξημένο εύρος ρυθμών μαζικής έγχυσης, πυκνότητας πλάσματος και ισχύος θέρμανσης. Ο Nespoli και οι συνεργάτες του θα ήθελαν επίσης να δουν αν η σκόνη άνθρακα μπορεί να λειτουργήσει τόσο καλά όσο το βόριο. «Το βόριο δημιουργεί επίστρωση στον τοίχο που είναι καλή και ο άνθρακας δεν θα το κάνει αυτό», είπε. «Θέλουμε να δούμε αν όλη η σκόνη είναι καλή ή αν είναι το βόριο που κάνει τις συνθήκες καλύτερες».

Οι πρόσθετοι στόχοι περιλαμβάνουν την αξιολόγηση της ικανότητας του βορίου να βελτιώνει την απόδοση του πλάσματος κατά τη διάρκεια λειτουργίας LHD σε σταθερή κατάσταση, η οποία είναι ικανή για εξαιρετικά μεγάλη διάρκεια εκκρίσεις έως και μία ώρα. Τέτοια πειράματα θα μπορούσαν να παράγουν νέα στοιχεία για την αξία του σχεδιασμού του αστεριού στο μέλλον.


Ωραία διαμόρφωση: Η προσαρμογή της άκρης του πλάσματος μπορεί να βελτιώσει την απόδοση ενός αστεριού στη Γη


Περισσότερες πληροφορίες:
F. Nespoli et al, Παρατήρηση καθεστώτος μειωμένου στροβιλισμού με έγχυση σκόνης βορίου σε αστεροειδή, Φυσική της Φύσης (2022). DOI: 10.1038 / s41567-021-01460-4

Παραπομπή: Το κοινό οικιακό καθαριστικό μπορεί να ενισχύσει την προσπάθεια για τη συλλογή ενέργειας σύντηξης στη Γη (2022, 11 Ιανουαρίου) που ανακτήθηκε στις 11 Ιανουαρίου 2022 από τη https://phys.org/news/2022-01-common-household-cleaner-boost-efort.html

Αυτό το έγγραφο υπόκειται σε πνευματικά δικαιώματα. Εκτός από κάθε δίκαιη συναλλαγή για σκοπούς ιδιωτικής μελέτης ή έρευνας, κανένα μέρος δεν επιτρέπεται να αναπαραχθεί χωρίς τη γραπτή άδεια. Το περιεχόμενο παρέχεται μόνο για ενημερωτικούς σκοπούς.



Source link

By koutsobolis

koutsobolis.com

Αφήστε μια απάντηση

Η ηλ. διεύθυνση σας δεν δημοσιεύεται. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται με *