Компания из Ричмонда достигла значительного выхода нейтронов термоядерного синтеза и стабильности плазмы. General Fusion достигла первых в мире достижений, используя свою уникальную практическую технологию Magnetized Target Fusion (MTF). Рецензируемые научные результаты эксперимента были опубликованы в журнале, поддерживаемом МАГАТЭ.
В ходе серии экспериментов Plasma Compression Science (PCS) компания успешно добилась значительного выхода нейтронов термоядерного синтеза путем сжатия плазмы в сферической конфигурации токамака, необходимой для ее подхода MTF.
Компания заявила, что выход нейтронов значительно увеличился, превысив 600 миллионов нейтронов в секунду за один сжатый импульс.
Плазма стала в 190 раз плотнее
General Fusion утверждает, что во время сжатия плазма стала примерно в 190 раз плотнее, чем в начале, что соответствует времени удержания частиц плазмы, которое было значительно больше времени сжатия.
В экспериментальных испытаниях магнитное поле, которое обеспечивает надежное удержание горячей плазмы, также стало более чем в 13 раз сильнее, чем в начале из-за сжатия.
«Во время нашей серии PCS General Fusion была первой в мире, кто сжал сферическую плазму токамака с коллапсирующим металлическим лайнером, и мы рады теперь поделиться в рецензируемой публикации результатами, которые мы достигли, продемонстрировав термоядерный синтез из MTF в ходе этой экспериментальной кампании», — сказал доктор Мишель Лаберж, основатель и главный научный сотрудник General Fusion.
«Это исследование является еще одним примером нашей новаторской работы за последние два десятилетия. Теперь мы приближаемся к прорывным вехам с LM26. Наш практический подход трансформируется в экономичную электростанцию, которая выведет нас на путь подачи электроэнергии в сеть к началу-середине 2030-х годов».
Высокопроизводительные плазмы оставались стабильными
Высокопроизводительная плазма оставалась стабильной и поддерживала магнитный поток, в то время как выход нейтронов синтеза значительно увеличился во время эксперимента PCS.
Эксперименты показали эффективность новой технологии формирования и сжатия плазмы с использованием металлического лайнера, что стало основой для Lawson Machine 26 (LM26), которая является крупномасштабной демонстрацией синтеза компании.
Результаты испытаний показали, что значительное объемное сжатие сферической плазмы токамака является практичным, что снижает риски LM26, который будет сжимать плазму в больших масштабах для достижения более высоких выходов синтеза.
В подходе MTF компании запатентованный жидкометаллический лайнер в термоядерном сосуде механически сжимается мощными поршнями.
Условия синтеза в коротких импульсах
Это позволяет General Fusion создавать условия для термоядерного синтеза короткими импульсами, а не создавать длительную реакцию, защищая при этом корпус машины, извлекая тепло и повторно воспроизводя топливо. Технология разработана для масштабирования для экономически эффективных электростанций. Согласно пресс-релизу, она не требует больших сверхпроводящих магнитов или дорогостоящего массива лазеров.
Опубликованные в Nuclear Fusion результаты эксперимента, как утверждается, являются наилучшим результатом теста на сжатие. PCS-16 был пятым из последних экспериментов, в которых сжималась сферическая конфигурация плазмы токамака.
Компания подчеркнула , что термодинамика на ранней стадии сжатия соответствовала увеличению омического нагрева электронов из-за геометрического увеличения плотности тока при почти постоянном сопротивлении и увеличению ионного охлаждения, которое приблизительно соответствовало мощности нагрева сжатия ионов.
Согласно результатам эксперимента, магнитогидродинамическое моделирование использовалось для моделирования возникновения неустойчивостей, которые увеличивают электронный тепловой перенос в конечной фазе сжатия .
Жизнеспособность стабильного процесса слияния с использованием MTF
«Мы продемонстрировали жизнеспособность стабильного процесса термоядерного синтеза с использованием нашего подхода MTF, заложив основу для нашего новаторского LM26», — сказал Майк Дональдсон, старший вице-президент по развитию технологий компании General Fusion.
«Эти достижения в области сжатия плазмы являются свидетельством глубоких знаний и возможностей нашей команды, накопленных за два десятилетия разработки технологий термоядерного синтеза. Благодаря нашей серии PCS мы также добились значительных успехов в плазменных системах, материалах, покрытиях и диагностике».
Дональдсон подчеркнул, что компания готова к следующему шагу — демонстрации термоядерного синтеза и значительного нагрева в больших масштабах с помощью LM26. «Наша невероятно талантливая команда сделала все это возможным, создав практичную, чистую энергетическую технологию с потенциалом, способным изменить мир, с нуля».
Компания ускоряет свой прогресс, строя LM26
Демонстрационная установка для термоядерного синтеза находится на пути к достижению революционных технических рубежей в течение следующих 24 месяцев: 1 кэВ в первой половине 2025 года, затем 10 кэВ и, в конечном итоге, научный эквивалент безубыточности (100-процентный критерий Лоусона) к 2026 году.
В пресс-релизе также говорится , что результаты проекта значительно снизят риски для коммерческой установки компании, ускорив ее путь к поставке коммерческой термоядерной энергии в сеть к началу-середине 2030-х годов.
В последнее время многие компании добились значительных успехов в исследованиях в области термоядерного синтеза.
OpenStar Technologies, новозеландская компания по исследованию термоядерного синтеза , недавно достигла ключевого рубежа, получив свою первую плазму. Компания приняла новый подход к получению термоядерной энергии, не использующий конструкцию токамака или стелларатора для своего устройства. Вместо этого она использует левитирующий дипольный реактор (LDR).
Кроме того, Корейский сверхпроводящий токамак передовых исследований ( KSTAR ), также известный как искусственное солнце Южной Кореи, приступил к работе над устранением примесей вольфрама в ядерном синтезе.
Температура плавления вольфрама составляет около 3422°C (6192°F) — самая высокая среди всех металлов. Поэтому он обладает исключительной способностью выдерживать высокие тепловые нагрузки и противостоять повреждениям от эрозии, вызванной ударяющимися по нему высокоэнергетическими частицами.