La geometria del Tokamak e l'evoluzione dei parametri di una modalità FUOCO. a, La configurazione al plasma di una modalità FIRE in KSTAR. Il colore delle linee indica la temperatura dello ione in kiloelettronvolt, con 10 keV corrispondenti a ≈120 milioni di kelvin. b–i, L'evoluzione temporale dei principali parametri fisici e ingegneristici (scatto 25860). b, La corrente plasmatica (Ip ), intensità del campo magnetico toroidale sull'asse magnetico (BT), potenza di iniezione del raggio neutro (PNBI ) e potenza di riscaldamento per risonanza ciclotrone elettronica (PECH). c, I fattori di miglioramento del confinamento energetico relativi alla legge di scala ITER89P e IPB98(y,2) (H89 e H98y2 ) e l'energia del plasma immagazzinata (WMHD ). d, La densità elettronica media in linea (ne ) e densità di ioni veloci media di linea dai calcoli NUBEAM (nveloce ). e, La temperatura centrale degli ioni e degli elettroni (Ti,0 e Te,0 ). f, Il Dα intensità di emissione. g, La tensione di anello. h, L'induttanza interna (li ), beta normalizzato (βN ) e le fluttuazioni magnetiche rilevate dalle bobine di Mirnov. i, L'intensità della radiazione della linea di carbonio da C 2+→3+ . Credito:Natura (2022). DOI:10.1038/s41586-022-05008-1
Un team di ricercatori affiliato a diverse istituzioni della Corea del Sud, che lavora con due colleghi dell'Università di Princeton e uno della Columbia University, ha raggiunto una nuova pietra miliare nello sviluppo della fusione come fonte di energia:hanno generato una reazione che ha prodotto temperature di 100 milioni di Kelvin e è durato 20 secondi. Nel loro articolo pubblicato sulla rivista Nature , il gruppo descrive il proprio lavoro e dove prevede di portarlo nei prossimi anni.
Negli ultimi anni, gli scienziati hanno cercato di creare reazioni di fusione sostenibili all'interno delle centrali elettriche come mezzo per generare calore per la conversione in elettricità. Nonostante i notevoli progressi, l'obiettivo principale non è stato ancora raggiunto. Gli scienziati che lavorano al problema hanno trovato difficile controllare le reazioni di fusione:le più piccole deviazioni portano a instabilità che impediscono alla reazione di continuare. Il problema più grande è affrontare il calore che si genera, che è di milioni di gradi. I materiali non potrebbero trattenere il plasma così caldo, ovviamente, quindi viene levitato con i magneti.
Sono stati ideati due approcci:uno è chiamato barriera per il trasporto sul bordo:modella il plasma in modo da impedirne la fuoriuscita. L'altro approccio è chiamato barriera di trasporto interna ed è del tipo utilizzato dai ricercatori che lavorano presso il Centro di ricerca avanzato Tokamak Superconducting della Corea, il sito della nuova ricerca. Funziona creando un'area di alta pressione vicino al centro del plasma per tenerlo sotto controllo.
I ricercatori osservano che l'uso della barriera di trasporto interna si traduce in un plasma molto più denso rispetto all'altro approccio, ed è per questo che hanno scelto di usarlo. Una densità maggiore, osservano, rende più facile generare temperature più elevate vicino al nucleo. Porta anche a temperature più basse vicino ai bordi del plasma, il che è più facile per le apparecchiature utilizzate per il contenimento.
In quest'ultimo test presso la struttura, il team è stato in grado di generare calore fino a 100 milioni di Kelvin e di mantenere la reazione attiva per 20 secondi. Altri team hanno generato temperature simili o hanno mantenuto le loro reazioni per un periodo di tempo simile, ma questa è la prima volta che entrambi vengono raggiunti in una reazione.
I ricercatori hanno quindi in programma di riadattare la loro struttura per utilizzare ciò che hanno appreso negli ultimi anni di ricerca, sostituendo alcuni componenti, come gli elementi di carbonio sulle pareti della camera con nuovi in tungsteno, ad esempio. + Esplora ulteriormente
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