Eine Neon-„Tablette“ kühlt Plasma in einem Fusionsreaktor schnell ab

Eine Gruppe japanischer Forscher des National Institute of Quantum Science and Technology und des National

Institut für Thermonukleare Forschung entwickelteine neue Methode, um Plasma in einem Fusionsreaktor einzuschließen. Eine Kapsel aus Wasserstoff gemischt mit 5 % Neon ermöglicht es, Plasma mit einer Temperatur von etwa 100.000.000 °C effektiv zu kühlen und so „Brüche“ zu verhindern.

Eine „Unterbrechung“ ist ein abruptes Ende des MagnetismusEindämmung von Hochtemperaturplasma im Falle von Instabilitäten darin. Dies ist ein ernsthaftes Problem für Fusionsreaktoren. Durch die Zerstörung dringt Hochtemperaturplasma in die innere Oberfläche des Bereichs ein, in dem es enthalten ist, was zu einer Beschädigung der Reaktorstruktur führt.

Als Gegenmaßnahme erforschen Wissenschaftler MethodenZwangskühlung des Plasmas, wenn Anzeichen von Instabilität festgestellt werden. Mit theoretischen Modellen und experimentellen Messungen haben Physiker die Dynamik eines dichten Plasmoids rekonstruiert, das sich um ein Eiskorn bildet. Sie identifizierten die physikalischen Mechanismen, die Kühlsysteme beeinflussen.

Als grundlegende Strategie verwenden WissenschaftlerEispellets aus Wasserstoff, die bei Temperaturen unter 10 K eingefroren und in Hochtemperaturplasma injiziert werden. Das hinzugefügte Eis schmilzt von der Oberfläche, verdampft und ionisiert durch Erhitzen des umgebenden Hochtemperaturplasmas und bildet eine Schicht aus Niedertemperaturplasma mit hoher Dichte um das Eis. 

Plasmakühlung mit reinem Wasserstoff (Mitte) und einer mit Neon gefüllten Kapsel. Bild: Nationales Institut für Fusionswissenschaft

Solch ein Niedertemperatur-Plasmoid von hoher TemperaturDichte vermischt sich mit dem Hauptplasma, dessen Temperatur sinkt. Bei der Verwendung von reinem Wasserstoffeis wird das Plasmoid jedoch aus dem Strahl geschleudert, bevor es sich mit dem Zielplasma vermischen kann, wodurch es für die Kühlung von Hochtemperaturplasmen tiefer unter der Oberfläche unwirksam wird. 

In einer Physikstudie fanden sie das herausdie Verwendung von Neon-dotiertem Wasserstoff unterdrückte die Freisetzung des Plasmoids. Darüber hinaus haben Experimente bestätigt, dass Neon eine nützliche Rolle bei der effizienten Kühlung des Plasmas spielt.

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