Чтобы объединить атомы, требуется высокое давление и температура около 150 миллионов градусов. Как будто этого было недостаточно, убегающие электроны сеют хаос в термоядерных реакторах, которые в настоящее время разрабатываются. В перспективном токамаке реакторного типа нежелательные электрические поля могут поставить под угрозу весь процесс. Электроны с чрезвычайно высокой энергией могут внезапно разогнаться до настолько высоких скоростей, что разрушат стенку реактора.
Именно эти убегающие электроны успешно идентифицировали и замедлили аспиранты Линни Хесслоу и Ола Эмбреус. Вместе со своим консультантом профессором Тунде Фулопом из физического факультета Чалмерса они смогли показать, что можно эффективно замедлить убегающие электроны, вводя так называемые тяжелые ионы в форме газа или гранул. Например, в качестве «тормозов» можно использовать неон или аргон.Когда электроны сталкиваются с высоким зарядом в ядрах ионов, они сталкиваются с сопротивлением и теряют скорость.
Множество столкновений делают скорость управляемой и позволяют продолжить процесс слияния. Используя математические описания и моделирование плазмы, можно предсказать энергию электронов и то, как она изменяется в различных условиях.«Когда мы можем эффективно замедлять убегающие электроны, мы на один шаг ближе к функциональному термоядерному реактору.
Учитывая, что существует так мало вариантов для удовлетворения растущих мировых потребностей в энергии устойчивым образом, термоядерная энергия невероятно захватывающая, поскольку она берет свое топливо из обычных морская вода ", — говорит Линнея Хесслоу.Она и ее коллеги недавно опубликовали свою статью в известном журнале Physical Review Letters. Результаты также привлекли большое внимание исследователей.
За короткий период времени 24-летняя Линнея Хесслоу и 25-летний Ола Эмбреус прочитали лекции на ряде международных конференций, в том числе на Шервудской конференции по теории синтеза в Аннаполисе, штат Мэриленд, США.«Интерес к этой работе огромен. Знания необходимы для будущих крупномасштабных экспериментов и дают надежду, когда дело доходит до решения сложных проблем. Мы ожидаем, что эта работа окажет большое влияние в будущем», — говорит профессор Тунде Фулоп.
Несмотря на большой прогресс, достигнутый в исследованиях термоядерной энергии за последние пятьдесят лет, до сих пор не существует коммерческой термоядерной электростанции. Сейчас все взоры прикованы к международному исследовательскому сотрудничеству, связанному с реактором ИТЭР на юге Франции.«Многие верят, что это сработает, но легче добраться до Марса, чем достичь термоядерного синтеза. Можно сказать, что мы пытаемся собрать звезды здесь, на Земле, и это может занять время.
Для этого требуются невероятно высокие температуры, более высокие, чем на Земле. в центре Солнца, чтобы мы могли успешно достичь термоядерного синтеза здесь, на Земле. Вот почему я надеюсь, что исследования предоставят ресурсы, необходимые для решения энергетической проблемы во времени », — говорит Линнея Хесслоу.Факты: энергия синтеза и убегающие электроны
Энергия синтеза возникает, когда легкие атомные ядра объединяются с использованием высокого давления и чрезвычайно высоких температур, около 150 миллионов градусов Цельсия. Энергия создается так же, как и на солнце, и этот процесс также можно назвать водородной энергией. Энергия синтеза — гораздо более безопасная альтернатива, чем ядерная энергия, которая основана на расщеплении (делении) тяжелых атомов.
Если что-то пойдет не так в термоядерном реакторе, весь процесс останавливается, и он остывает. В отличие от ядерной аварии, риск воздействия на окружающую среду отсутствует.
Топливо в термоядерном реакторе весит не больше штампа, а в качестве сырья используется обычная морская вода.Пока что термоядерные реакторы не могут производить больше энергии, чем они поставляют.
Также существует проблема с так называемыми убегающими электронами. Наиболее распространенный метод предотвращения этого повреждения — введение тяжелых ионов, таких как аргон или неон, которые действуют как тормоза из-за своего большого заряда.
Новая модель, разработанная исследователями из Chalmers, описывает, насколько электроны замедляются, открывая путь к тому, чтобы эти убегающие электроны были безвредными.