30 марта 2020

На европейском токамаке JET нашли способ использования неона для повышения эффективности термоядерной реакции

Atomic-Energy.ru
EUROfusion Пульт управления токамаком JET EUROfusion

Команда исследователей, работающих на Объединённом Европейском Токамаке (Joint European Torus, JET), предложила новый способ повышения производительности термоядерной реакции, который, возможно, будет использован и в сооружаемом во Франции Международном термоядерным экспериментальным реактором (ИТЭР), который также устроен по принципу токамака.

Токамак JET расположен в исследовательском центре Управления Великобритании по атомной энергии (UK Atomic Energy Authority) в английском Калэме недалеко от Оксфорда. В этом проекте участвуют учёные из 28 стран, объединённые в консорциум EUROfusion, который финансируется управлением по термоядерной энергетике Европейского Агентства по атомной энергии (Евратом).

Одна из проблем, с которыми приходится справляться в работе токамаков, это необходимость обеспечения высокой чистоты плазмы (включая необходимость удаления продуктов термоядерной реакции), а также необходимость контроля температуры плазы и отвод тепловой энергии, получаемой в ходе реакции. Для решения этих задач используется система под названием «дивертор»; однако из-за чрезвычайно высоких температур внутри реактора срок службы дивертора очень недолговечен и необходимость остановки реактора для его замены снижает производительность реактора.

Для решения этой проблемы ранее практиковалось добавление в дейтериево-тритиевую плазму небольшой примеси азота, что позволяет распределить отводимое тепло по более широкой поверхности дивертора и тем самым снизить тепловую нагрузку. Недостатком этого приёма является то, что при высоких температурах азот способен реагировать с водородом (изотопами которого и являются дейтерий и тритий, используемые как топливо для термоядерной реакции) с образованием аммиака (точнее, даже «тяжёлого» аммиака, в котором один или несколько атомов водорода заменены дейтерием или тритием), который является дополнительной вредной примесью и требуются дополнительные усилия по его удалению.

Учёные JET предложили для этих целей вместо азота использовать инертный газ неон, которой, как известно, является одним из нескольких элементов, вообще не способных к какой-либо химической активности; и поэтому не генерирует излишние вредные примеси. Такой вариант предлагался и раньше, но на практике не использовался, т.к. эффективность использования неона в данном случае была значительно выше, чем у азота. Однако благодаря достигнутым дополнительным возможностям по увеличению нагрева плазы оказалось, что неон может использоваться не менее эффективно.

Как отмечает издание World Nuclear News, результаты, полученные в ходе экспериментов на JET, будут впоследствии использованы в исследованиях на ИТЭР после его ввода в эксплуатацию.