Tokamaks เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในการหลอมรวมกับการกักขังด้วยแม่เหล็ก ในปฏิกิริยาเหล่านี้ สนามแม่เหล็กกำลังแรงจะถูกนำมาใช้ในการควบคุมและกักเก็บพลาสมาเชื้อเพลิงฟิวชันร้อนในแกนเครื่องปฏิกรณ์ พลาสมาถูกให้ความร้อนที่อุณหภูมิสูงโดยการฉีดลำแสงเป็นกลางหรือการให้ความร้อนด้วยความถี่วิทยุ เป้าหมายหลักคือการรักษาสถานะพลาสมาที่เสถียร ซึ่งปฏิกิริยาฟิวชันสามารถเกิดขึ้นได้อย่างต่อเนื่อง โดยให้แหล่งพลังงานที่ไม่จำกัด
การศึกษาล่าสุดโดยนักวิทยาศาสตร์จาก Oakridge National Laboratory (ORNL), Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) และ Tokamak Energy Ltd ถือเป็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญในการวิจัยพลังงานฟิวชัน ทีมงานมีอุณหภูมิสูงถึงเกือบ 100 ล้านองศาเซลเซียส ซึ่งจำเป็นสำหรับโรงไฟฟ้าฟิวชันเพื่อผลิตพลังงานเชิงพาณิชย์
นอกจากนี้ ยังทำอุณหภูมิสูงได้ด้วยโทคามักขนาดกะทัดรัดซึ่งไม่มีใครเคยทำมาก่อน!
ในการศึกษานี้ นักวิทยาศาสตร์มุ่งเน้นไปที่การปรับปรุงสภาพการทำงานของโทคามักทรงกลมสนามสูง (ST) ที่เรียกว่า ST40 เมื่อเปรียบเทียบกับอุปกรณ์เทอร์โมนิวเคลียร์อื่นๆ อุปกรณ์ ST40 โดดเด่นด้วยขนาดที่เล็กกว่าและพลาสมาทรงกลม
ทีมงานใช้วิธีการที่คล้ายคลึงกับที่ใช้ในปี 1990 ที่ TFTR tokamak ซึ่งสร้างพลังงานฟิวชันได้มากกว่า 10 ล้านวัตต์ ST40 ทำงานในสนามแม่เหล็กแบบวงแหวน (รูปโดนัท) ที่มีความเข้มมากกว่า 2 เทสลา
เพื่อให้ความร้อนแก่พลาสมา ทีมงานได้ใช้อนุภาคพลังงานสูงที่เป็นกลางจำนวน 1,8 ล้านวัตต์ แม้ว่าการปล่อยพลาสมาหรือช่วงเวลาที่ปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์เกิดขึ้นอย่างแข็งขันนั้นกินเวลาเพียง 0,15 วินาที แต่อุณหภูมิของไอออนในแกนกลางก็สูงถึงมากกว่า 100 ล้านองศาเซลเซียส
ในการวัดอุณหภูมิไอออน ทีมงานได้ใช้รหัสการขนส่ง TRANSP ที่พัฒนาขึ้นที่ PPPL รหัสนี้มีประโยชน์เนื่องจากจะพิจารณาโปรไฟล์อุณหภูมิที่วัดได้ของสิ่งเจือปนและดิวเทอเรียม ซึ่งเป็นเชื้อเพลิงหลักที่ใช้ในเครื่องปฏิกรณ์ฟิวชัน
พวกเขาพบว่าช่วงอุณหภูมิของสิ่งเจือปนเกิน 8,6 keV (ประมาณ 100 ล้านองศาเซลเซียส) ในขณะที่ช่วงอุณหภูมิของดิวทีเรียมใกล้เคียงกับค่านี้ การค้นพบนี้ชี้ให้เห็นว่าวิธีการให้ความร้อนที่ใช้ในการทดลองมีประสิทธิผลในการบรรลุอุณหภูมิที่สูงตามที่ต้องการ
ผลลัพธ์ที่ได้ทำให้เกิดแง่ดีสำหรับการพัฒนาในอนาคตของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์แสนสาหัสโดยใช้โทคามัคสนามสูงทรงกลมขนาดกะทัดรัด ความก้าวหน้าเหล่านี้อาจนำไปสู่โซลูชันที่มีประสิทธิภาพและคุ้มค่ามากขึ้นในด้านพลังงานฟิวชัน ซึ่งเป็นแนวทางที่มีแนวโน้มในการผลิตพลังงานสะอาดที่ยั่งยืน
อ่าน: