建設中のドイツの熱核反応器は磁場試験に合格した

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Anonim
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磁性表面の磁力線の実験的可視化

ドイツの科学者のチームは、プリンストンプラズマ物理学研究所の研究者サム・ラザーソンとともに、ウェンデルシュタイン7-X(W7-X)ステラレーターによって生成された磁場のトポロジーを研究しました。物理学者によると、作成されたフィールドの誤差、つまり特定の形状からの偏差は1:100,000未満です。研究者は、このような結果は、ステラレーターのモデルとしての適合性を確認するための重要なステップになる可能性があると述べています。将来の熱核反応器。この作品は、ジャーナルNatureCommunicationsに掲載されました。

ヴェンデルシュタイン7-X(W7-X)は、実験的な核融合ステラレーター原子炉です。重い原子核が軽い原子核に崩壊することによってエネルギーが放出される従来の原子炉とは異なり、熱核原子炉は制御された核融合反応を使用し、その間に軽い原子核が重い原子核に「組み立て」られます。今日、制御された熱核融合を実装するための2つの基本的なスキームがあります。重水素とトリチウムを含む小さなターゲットが強力なレーザービームによって加熱されるパルスシステムと、プラズマが加熱されて磁場によって閉じ込められる準定常システムです。 。ステラレーターは後者のタイプのシステムに属しています。

1950年代に発明されましたが、高温プラズマを封じ込めて制御する最初の実験の結果は不十分でした。重要なのは、ステラレーター内のプラズマが常に「スプラッシュ」していたことです。最初の設備の粒子の軌道は、磁気表面から大きく外れていました。このため、このタイプの原子炉は、当時、より高度なトカマクに取って代わられました。後で判明したように、失敗の理由は、ステラレーターの磁気表面の構造の不完全さでした(たとえば、いわゆる磁気島の形成)。磁場構成の非常に正確な計算を実行するのに十分な計算能力を備えたスーパーコンピューターの出現により、科学者はステラレーターの設計の改善に戻ることができました。

2005年4月、マックスプランク協会のドイツの科学者がW7-Xの製造を開始しました。これは、高さ約3.5メートルの50個の超伝導ニオブチタンコイルで構成されており、摂氏6000〜1億3000万度のプラズマを保持しながら、3つのテスラ誘導の磁場を生成できます。ヴェンデルシュタイン7-Xは工業用熱核融合炉にはならないという事実にもかかわらず、その助けを借りて行われた実験の成功は、制御された熱核融合を使用してエネルギーを得るためにステラレーターを使用する可能性を確認します。

新しい記事の著者は、W7-Xが設計どおりに機能することを確認するために、ステラレーターの外部コイルによって生成される磁場のトポロジーを測定しました。これを行うために、彼らは生成された磁場に沿って電子ビームを投げる電子銃を使用しました。電子が磁力線によって与えられた軌道に沿って移動している間、科学者は磁場の「スライス」を作成しました。それらは、蛍光コーティング(ZnO:Zn)の付いたロッドを磁力線に通しました。移動する電子ビームとの接触の。小枝が動くと、研究者たちは長時間露光写真を撮り、磁気表面のトポロジーを見ることができました。

実験は、投影された磁性表面と生成された磁性表面との間の良好な一致を示した。研究者によると、磁気島(磁気表面の閉じた領域)の出現によって引き起こされる偏差は0.000001未満です。「これは驚くべき精度であり、これは核融合施設の設計だけでなく、測定値」と、作品の著者の1人がコメントしています。元の設計とのこの位置合わせは、W7-Xがプラズマをどれだけうまく保持するかに影響するため、非常に重要です。

昨年、研究者たちは原子炉をテストし、ヘリウムプラズマを生成しました。彼らは、1.8キロワットの電力のマイクロ波パルスを使用して、ミリグラムのガス状ヘリウムを非常に高温に加熱し、その後、得られたプラズマを0.1秒間平衡状態に保ちました。

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