A fúziós energia hatékony és tiszta forrásának megszerzése érdekében egyre gyorsabb ütemben haladnak a kutatások, és a SPARC fúziós reaktor az élvonalban áll ebben a forradalmi küldetésben. Egy fontos áttörést értek el a plazma hűtés terén egy fejlett gázbefecskendező rendszer révén, amely megakadályozza a megszakításokat és optimalizálja a SPARC reaktor hatékonyságát.
A Commonwealth Fusion Systems (CFS) kutatói, az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériumának Princeton Plazma Fizikai Laboratóriumával (PPPL), a Massachusettsi Műszaki Egyetem (MIT) és a General Atomics szakértőivel együtt, finomították ezt a technológiát magas precizitású szimulációk segítségével. Munkájuk biztosítja, hogy a SPARC képes legyen kezelni a szélsőséges hőmérsékleteket, miközben a fúziós energia kereskedelmi hasznosítása felé közelít.
Plazma irányítása szélsőséges hőmérsékleten
A SPARC-hoz hasonló fúziós reaktorok a Nap magjánál is forróbb hőmérsékleten működnek, így elengedhetetlen a plazma viselkedésének hatékony kezelése. A plazmában bekövetkező megszakítások szuperforró részecskék jetjeit eredményezhetik, amelyek a reaktor belső falainak ütközhetnek, potenciálisan károsítva kritikus alkatrészeket. A kockázat csökkentése érdekében a kutatók olyan rendszert fejlesztettek ki, amely gyorsan befecskendezi a hűtőgázt, hogy eloszlassa a felesleges hőt és stabilizálja a plazmát.
Fejlett szimulációk az optimális gázbefecskendezési tervezéshez
A probléma megoldásához a kutatócsapat az M3D-C1, a PPPL által kifejlesztett fejlett számítási kódhoz fordult. Ez a hatékony szimulációs eszköz lehetővé tette a tudósok számára, hogy különböző gázbefecskendezési konfigurációkat modellezzenek, és elemezzék azok hatékonyságát a plazma megszakításainak mérséklésében. Az eredmények azt mutatták, hogy a legjobb egyensúly a hűtési hatékonyság és a térbeli optimalizálás között, ha hat gázszelepet helyeznek el – három a fúziós tartály tetején és három az alján.
Pontossági hűtés a fenntartható fúziós energia érdekében
A SPARC fúziós reaktor erőteljes mágneses mezőket használ a plazma toroidális, vagyis fánk alakú konfigurációban való elzárására. Mint kísérleti prototípus, a SPARC célja, hogy finomítsa azokat a kulcsfontosságú technológiákat, amelyek megalapozzák a kereskedelmi fúziós energia termelését. Az egyik legnagyobb akadály ebben az erőfeszítésben, hogy a megszakításokat hatékonyan lehessen kezelni, lehetővé téve a reaktor gyors újraindítását a leállás után. Az új gázbefecskendező rendszer kulcsszerepet játszik e cél elérésében.
Közigazgatási és magánszférabeli együttműködés a fúziós innováció érdekében
A kutatás sikere hangsúlyozza a közigazgatási intézmények és a magáncégek közötti együttműködés fontosságát a fúziós energia fejlesztésének versenyében. A PPPL szakértelme a fejlett számítási modellezés terén kulcsszerepet játszott a SPARC tervezésének optimalizálásában, míg a CFS hozzájárult a legmodernebb mérnöki képességeivel. Ez a szinergia a kormányzati finanszírozású laboratóriumok és a magánipar között gyorsítja a gyakorlati fúziós megoldások fejlesztését.
Érdekes tény: A fúziós energia potenciálisan annyi energiát termelhet, mint amennyit a Föld összes jelenlegi energiaforrása együtt!
Források: Commonwealth Fusion Systems, Princeton Plasma Physics Laboratory, Massachusetts Institute of Technology, General Atomics.
