Пари з рідким металом допоможуть охолодити плазму для захисту стінок термоядерного реактора.
Дослідники з Принстонської лабораторії фізики плазми запропонували рішення для управління інтенсивним теплом, що виділяється в термоядерних реакторах. Моделювання показало, що “печера” з парів літію і пористої стінки, зверненої до плазми, захистить токамак від екстремальних температур, створюваних плазмою.
За допомогою комп’ютерного моделювання фізики визначили оптимальне місце для печери з парами літію: біля дна токамака, поруч із центральною колоною. Ідея печери полягає в тому, щоб утримувати літій у прикордонному шарі подалі від гарячої плазми ядра, яка плавиться, але поблизу надлишкового тепла, пояснюють учені.
Оптимальна область для розміщення печери з рідким літієм у центральній області токамака. Зображення: Andrei Khodak, PPPL
Таке стратегічне розміщення дозволяє парам літію ефективно розсіювати тепло з області приватного потоку, яка відокремлена від основної плазми, не порушуючи при цьому високу температуру плазми. Вловлюючи і нейтралізуючи надлишкове тепло до того, як воно досягне стінок токамака, літієва парова печера забезпечує захист пристрою.
Ідея використання парів літію для охолодження плазми була запропонована вченими Принстонської лабораторії фізики плазми кілька десятиліть тому. Але в перших експериментах дослідники вважали, що літій найкраще розмістити в “металевій коробці” з отвором нагорі. У такій коробці плазма буде текти в зазор, щоб літій міг розсіювати тепло плазми, перш ніж досягти металевих стінок.
Нова обтічна структура не тільки оптимізує шлях літію, що випаровується, покращуючи його здатність поглинати тепло, а й спростить конструкцію пристрою, роблячи його практичним і економічним.
Крім печери з парами літію вчені PPPL запропонували альтернативне рішення з управління теплом: пористу стіну, звернену до плазми. Ця інноваційна стінка дає змогу рідкому літію текти безпосередньо на поверхню, що зазнає впливу плазми, забезпечуючи цілеспрямоване охолодження саме там, де це найбільше необхідно.