Ο αντιδραστήρας σύντηξης MAST ξεκίνησε στη Μεγάλη Βρετανία μετά από βαθιά ανακατασκευή

Μετά από μια βαθιά ανοικοδόμηση, η οποία διήρκεσε επτά χρόνια, το Ηνωμένο Βασίλειο ξεκίνησε εκ νέου τον θερμοπυρηνικό αντιδραστήρα του, ονομάζεται MAST (Mega Ampere Spherical Tokamak), το οποίο βρίσκεται στο Kalema Fusion Energy Center, και τώρα ονομάζεται Αναβάθμιση MAST.

Θερμοπυρηνικός αντιδραστήρας και τα κύρια προβλήματά του

Για πολλές δεκαετίες τώρα, επιστήμονες σε όλο τον κόσμο προσπαθούν να αποκτήσουν έναν θερμοπυρηνικό αντιδραστήρα που λειτουργεί καλά. Και το όλο θέμα είναι ότι αυτός ο τύπος ενέργειας έχει δύο σαφή πλεονεκτήματα:

1. Το υδρογόνο που χρησιμοποιείται ως καύσιμο σε αυτούς τους αντιδραστήρες είναι πολύ φθηνό και άμεσα διαθέσιμο.
2. Κατά τη διάρκεια της αντίδρασης της θερμοπυρηνικής σύντηξης, απελευθερώνεται μια τεράστια ποσότητα ενέργειας.

Αλλά το κύριο πρόβλημα είναι ότι είναι αρκετά προβληματικό να δημιουργηθούν συνθήκες για μια σταθερή πορεία θερμοπυρηνικής σύντηξης. Προκειμένου να ξεπεραστεί η ηλεκτρική αντίσταση ομοειδών φορτισμένων σωματιδίων και να συγκρουστούν (για λαμβάνοντας νέα σωματίδια και απελευθερώνοντας τεράστια ποσότητα ενέργειας), το πλάσμα θερμαίνεται στα άκρα θερμοκρασίες.

Αλλά το πλάσμα τείνει να διαστέλλεται και έτσι να κρυώνει. Έτσι, οι επιστήμονες έχουν μάθει πώς να διατηρούν το υπερθέρμανση πλάσματος σε μία θέση λόγω ιδιαίτερα ισχυρών μαγνητών.

Επιπλέον, αυτοί (οι μαγνήτες) τοποθετούνται με ειδικό τρόπο ώστε να σχηματίσουν ένα ειδικό μαγνητικό πεδίο. Τέτοιοι αντιδραστήρες ονομάζονται tokamak (Τοροειδής Θάλαμος με Μαγνητικά Πηνία).

Θερμοπυρηνικός αντιδραστήρας στο Ηνωμένο Βασίλειο και τα χαρακτηριστικά του

Η κατασκευή του αντιδραστήρα MAST ξεκίνησε το 1997 και μέχρι τον Δεκέμβριο του 1999 τέθηκε σε λειτουργία τελετουργικά. Σε αυτήν την περίπτωση, ο δημιουργημένος αντιδραστήρας MAST υλοποιείται με τη μορφή σφαιρικού tokamak.

Η διαφορά αυτού του τύπου από τα κλασικά tokamaks είναι ότι τα μαγνητικά πηνία είναι τοποθετημένα με τέτοιο τρόπο ώστε να σχηματίζουν ένα σύννεφο πλάσματος πολύ κοντά σε σχήμα με μια μπάλα.

Επίσης, αυτός ο τύπος αντιδραστήρα συγκρίνεται με ένα μήλο, από το οποίο εξάγεται ο πυρήνας.

Σύμφωνα με τους δημιουργούς αυτού του αντιδραστήρα, αυτός ο σχεδιασμός σάς επιτρέπει να δημιουργήσετε πολύ περισσότερα σταθερό πλάσμα και μειώνει σημαντικά την επαγωγική τιμή που απαιτείται για τον περιορισμό του πλάσματος μαγνητικό πεδίο.

Έτσι στο MAST, περίπου 8 μέτρα κυβικού πλάσματος συγκρατείται από μαγνητικό πεδίο μόλις 0,55 Tesla.

Συγκριτικά, στο ρωσικό tokamak T-15 του κλασικού τοροειδούς σχήματος, το μαγνητικό πεδίο έχει επαγωγή 3,6 Tesla. Και στο σφαιρικό tokamak Globus-15 (Physico-Technical Institute που πήρε το όνομά του από τον A. ΦΑ. Ioffe, Αγία Πετρούπολη) η τιμή της μαγνητικής επαγωγής είναι 0,4 Tesla.

Ποιες είναι οι εργασίες του αντιδραστήρα σύντηξης MAST

Επιστήμονες από το Ηνωμένο Βασίλειο, οι οποίοι περιμένουν την ολοκλήρωση της ανακατασκευής του θερμοπυρηνικού αντιδραστήρα από το 2013, έχουν μεγάλες ελπίδες για αυτό. Μετά από όλα, το MAST μπορεί να γίνει ένα υπερσύγχρονο πεδίο δοκιμών για τη δοκιμή νέων εξελίξεων στον τομέα της θερμοπυρηνικής σύντηξης.

Έτσι, το πρώτο πράγμα θα δοκιμαστεί ένα μοναδικό μέρος του tokamak που ονομάζεται Super-X Divertor. Το κύριο καθήκον του νέου μέρους είναι να απομακρύνει την υπερβολική θερμότητα και τις περιττές ακαθαρσίες από το πλάσμα. Οι προηγούμενες εκδόσεις αυτής της συσκευής απαιτούσαν σημαντική αναθεώρηση μετά από μερικά χρόνια λειτουργίας.

Η νέα έκδοση της συσκευής (σε περίπτωση επιτυχούς δοκιμής) θα αυξήσει τη διάρκεια ζωής κατά 10 φορές. Επίσης, εάν το πείραμα ολοκληρωθεί με επιτυχία, οι επιστήμονες θα επιστρέψουν στην εφαρμογή του φιλόδοξου προγράμματος STEP. (Σφαιρικό Tokamak για παραγωγή ενέργειας) σχετικά με την κατασκευή ενός πλήρους σταθμού παραγωγής ενέργειας, ο οποίος θα πρέπει να κατασκευαστεί από 2040.