Membuka Jalan untuk Pembangkit Listrik Fusion

Pembuluh plasma dari Asdex Upgrade. Di bagian bawah Anda dapat melihat pelat deflektor penghibur. Kredit: © Volker Rohde

Pada tanggal 21 Maret 1991, instalasi Asdex Upgrade eksperimental di Institut Max Planck untuk Fisika Plasma di Garching menghasilkan yang pertama plasma.

Selama 30 tahun, Peningkatan Asdex telah membuka jalan bagi pembangkit listrik fusi yang menghasilkan energi netral iklim. Pabrik fusi tokamak telah diperluas dan diperbaiki berulang kali selama ini. Paling tidak karena alasan ini, ini memberikan banyak wawasan yang dimasukkan ke dalam desain dan pengoperasian pabrik fusi lainnya. Misalnya, tim Upgrade Asdex telah mengembangkan skenario untuk pengoperasian pabrik uji Jet di Inggris dan pabrik uji Iter di Prancis dan juga prakiraan untuk pabrik percontohan yang direncanakan. Konversi yang direncanakan pada pertengahan 2022 dimaksudkan untuk mempersiapkan pembangkit tersebut untuk masa depan.

Penelitian fusi bertujuan untuk mengembangkan pembangkit listrik yang ramah iklim dan ramah lingkungan. Seperti matahari, tujuannya adalah untuk memperoleh energi dari fusi inti atom. Bahan bakar untuk ini adalah gas hidrogen terionisasi yang sangat halus – plasma. Untuk menyalakan fokus fusi, plasma harus dikunci di hampir semua medan magnet non-kontak dan dipanaskan hingga lebih dari 100 juta derajat.

Untuk mengatur interaksi antara bahan bakar panas dan dinding sekitarnya, para ilmuwan di Institut Max Planck untuk Fisika Plasma telah melengkapi Peningkatan Asdex dengan corong, yang memberi nama pabrik itu: Eksperimen Plasma Eksperimental, penghibur simetris aksial. Melalui medan magnet tambahan, bidang hiburan menghilangkan kotoran dari plasma dan meningkatkan insulasi termalnya.

Asdex Upgrade Plasma

Lihat di Asdex Upgrade plasma. Papan plasma diarahkan ke pelat menyenangkan yang kokoh di bagian bawah kapal. Kredit; © MPI untuk Fisika Plasma

Namun, tidak seperti pendahulunya Asdex, Asdex Upgrade, pengalih dan properti penting plasma, khususnya kepadatan dan muatan di dinding, lebih disesuaikan dengan kondisi di pembangkit listrik berikutnya. Dilengkapi dengan pemanas plasma yang kuat dan peralatan pengukur yang canggih untuk mengamati plasma, Asdex Upgrade dapat digunakan untuk mengembangkan mode operasi untuk pembangkit listrik potensial. Dalam 38.700 pelepasan plasma hingga saat ini, pabrik telah menanggapi pertanyaan penelitian yang penting untuk eksperimen Jet Eropa bersama dan reaktor eksperimental internasional Iter, serta pabrik demonstrasi yang direncanakan.

Dinding tungsten untuk bejana plasma

Dengan Asdex Upgrade, para peneliti telah mengambil langkah signifikan menuju pembangkit listrik fusi di masa depan ketika mereka melapisi dinding pembuluh plasma dengan tungsten, bukan karbon. Batubara memiliki banyak keuntungan untuk pabrik percobaan. Namun, ini tidak cocok untuk pengoperasian pembangkit listrik karena terlalu kuat terkikis oleh plasma dan mengikat terlalu banyak bahan bakar dengan sendirinya. Karena titik lelehnya yang tinggi, tungsten sangat cocok sebagai bahan dinding – setidaknya secara prinsip. Tetapi plasma mendingin dengan cepat karena pengotor yang lebih kecil di atom tungsten yang berulang kali dilepaskan dari dinding. Setelah banyak eksperimen, tim peningkatan Asdex dapat mengatasi masalah ini.

Konsekuensi langsung dari keberhasilan ini: Dalam rekonstruksi besar, percobaan gabungan Eropa Jet menerima pengalihan tungsten pada tahun 2011. Tim Iter dari reaktor eksperimental internasional memutuskan untuk menghentikan percobaan yang awalnya direncanakan dengan pengalihan karbon dan langsung menggunakan tungsten. Tungsten juga merupakan bahan referensi untuk pabrik percontohan.

Menyuntikkan hidrogen mencegah ketidakstabilan

Dalam interaksi partikel plasma bermuatan dengan medan magnet yang berbatasan, mungkin ada berbagai gangguan pada batas plasma. Ini termasuk ketidakstabilan di papan plasma atau ELM (mode papan lokal). Dalam prosesnya, plasma papan segera kehilangan pengurungannya dan secara berkala membuang partikel plasma dan energi ke dinding pembuluh. Sementara tanaman berukuran sedang seperti Asdex Upgrade dapat mengatasi hal ini, kesenangan di pabrik besar seperti Iter bisa menjadi berlebihan. Untuk mengatasi masalah ini, prosedur untuk mencegah ketidakstabilan telah dikembangkan untuk Pembaruan Asdex. Enam belas kumparan magnet kecil di bejana plasma sepenuhnya menekan ketidakstabilan dengan bidangnya. Metode kedua dimulai dari papan plasma terluar. Jika bentuk plasma yang tepat dapat diatur – melalui medan magnet – sambil memastikan kepadatan partikel yang cukup tinggi – dengan menyuntikkan hidrogen – ELM tidak dapat berkembang.

Memastikan operasi berkelanjutan

Operasi berkelanjutan dijamin oleh pabrik fusi tipe tokamak – seperti Asdex Upgrade, Jet, atau Iter – yang membangun sangkar magnet dengan dua medan magnet yang tumpang tindih: bidang berbentuk cincin yang dihasilkan oleh kumparan magnet. Di luar dan medan arus mengalir di plasma. Dengan menggabungkan medan magnet, garis medan dipelintir sehingga menutup plasma. Arus plasma biasanya diinduksi berdenyut oleh kumparan transformator plasma. Tidak seperti sistem bintang yang lebih rumit, seluruh sistem beroperasi secara impulsif – kurangnya tokamaks.

Oleh karena itu, para ilmuwan di Institut Max Planck untuk Fisika Plasma sedang menyelidiki berbagai metode untuk terus menghasilkan arus dalam plasma. Misalnya, menyuntikkan gelombang frekuensi tinggi atau berkas partikel yang mengalirkan arus tambahan ke dalam plasma. Dia kemudian berhasil mengoperasikan sistem hampir tanpa trafo – dan untuk pertama kalinya dalam mesin dengan dinding bagian dalam logam yang praktis relevan. Jika Asdex Upgrade tidak dilengkapi dengan kumparan tembaga konduktor normal tetapi dengan kumparan magnet superkonduktor (seperti halnya dengan Iter), fase ini dapat diperpanjang lebih lama – berpotensi hingga operasi berkelanjutan.

Apa yang terjadi selanjutnya

Selama 30 tahun pengoperasian Upgrade Asdex, bentuk hiburan telah diubah dan dioptimalkan beberapa kali. Peneliti sekarang ingin melangkah lebih jauh dan menguji konsep baru yang menyenangkan. Dua kumparan magnet tambahan di atap bejana plasma dimaksudkan untuk mengekspos medan hiburan sehingga daya dari plasma didistribusikan ke wilayah yang lebih luas. Perakitan kumparan dijadwalkan akan dimulai pada pertengahan 2022. Perluasan semacam itu juga akan memungkinkan penyelidikan di masa mendatang terhadap tokamak Garching untuk menyelesaikan masalah pembangkit listrik demonstrasi di masa depan. “Dalam banyak hal, Upgrade Upgrade dapat dilihat sebagai cetak biru untuk pembangkit listrik fusi tokamak,” kata Project Arne Kallenbach. “Seiring dengan kode komputer yang baru dikembangkan, kartu sampel yang dikembangkan selama lebih dari 30 tahun memberikan informasi yang dapat diandalkan untuk pembangkit listrik.”

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Penerima Quantum-Enhanced Canggih Meningkatkan Komunikasi Serat Optik

Ilustrasi yang menunjukkan bagaimana pendeteksian foton yang unik digunakan untuk umpan balik. Setelah parameter yang benar untuk balok referensi telah ditetapkan, status input...

Video yang ditingkatkan menunjukkan debu selama penerbangan helikopter cerdas NASA ke Mars

Per Laboratorium Propulsi Jet 21 April 2021 https://www.youtube.com/watch?v=2aADYG4KaKc NASAHelikopter Ingenuity dapat dilihat di sini lepas landas, meluncur, dan kemudian mendarat di permukaan Mars pada 19 April 2021....

Terkadang menggunakan gelombang ultrasonik untuk membuat pola yang tidak berulang

Pola dua dimensi kuasiperiodik. Kredit: Atas kebaikan Fernando Guevara Vasquez Proses menghasilkan pola kuis dapat menghasilkan materi yang dapat disesuaikan. Matematikawan dan insinyur di Universitas...

Tinta Polimer Konduktif Baru Membuka Jalan bagi Barang Elektronik Cetak Generasi Berikutnya

Para peneliti di Universitas Linköping di Swedia telah mengembangkan pewarna polimer yang stabil dengan konduktivitas tinggi. Material tipe-n baru hadir dalam bentuk tinta...

Gorila Gunung Dapat Menggunakan Irama Dada Untuk Membesarkan Diri

Payudara pria berdebar kencang. Pendanaan: Jordi Galbany / Dian Fossey Gorilla Fund Memukul dada dengan gorila gunung - dengan cepat mengetuk dada dengan tangan...

Newsletter

Subscribe to stay updated.