Neon 'tablet' koelt plasma snel af in een fusiereactor

Een groep Japanse onderzoekers van het National Institute of Quantum Science and Technology en de National

Instituut voor Thermonucleair Onderzoek ontwikkeldeen nieuwe methode om plasma op te sluiten in een fusiereactor. Een capsule waterstof gemengd met 5% neon maakt het mogelijk plasma effectief af te koelen met een temperatuur van ongeveer 100.000.000 °C, waardoor ‘breuken’ worden voorkomen.

Een "pauze" is een abrupte stopzetting van magnetischinsluiting van plasma op hoge temperatuur in het geval van instabiliteiten erin. Dit is een serieus probleem voor fusiereactoren. Vernietiging zorgt ervoor dat plasma met hoge temperatuur het binnenoppervlak binnendringt van het gebied waarin het zich bevindt, wat leidt tot schade aan de reactorstructuur.

Als tegenmaatregel onderzoeken wetenschappers methodengeforceerde koeling van het plasma wanneer tekenen van instabiliteit worden gedetecteerd. Met behulp van theoretische modellen en experimentele metingen hebben natuurkundigen de dynamiek gereconstrueerd van een dicht plasmoid dat zich rond een ijskorrel vormt. Ze identificeerden de fysieke mechanismen die van invloed zijn op koelsystemen.

Als basisstrategie gebruiken wetenschappersijspellets van waterstof bevroren bij temperaturen onder 10 K en geïnjecteerd in plasma op hoge temperatuur. Het toegevoegde ijs smelt van het oppervlak, verdampt en ioniseert door het omringende plasma op hoge temperatuur te verwarmen, waardoor een laag plasma met lage temperatuur en hoge dichtheid rond het ijs wordt gevormd.

Plasmakoeling met pure waterstof (midden) en een met neon gevulde capsule. Afbeelding: National Institute for Fusion Science

Zo'n lage temperatuur plasmoïde van hogedichtheid mengt zich met het hoofdplasma, waarvan de temperatuur afneemt. Maar door gebruik te maken van zuiver waterstofijs wordt het plasmoïde uit de straal gegooid voordat het zich kan vermengen met het doelplasma, waardoor het niet effectief is voor het koelen van plasma's op hoge temperatuur dieper onder het oppervlak.

Dat vonden ze in een studie natuurkundehet gebruik van met neon gedoteerde waterstof onderdrukte de afgifte van de plasmoid. Bovendien hebben experimenten bevestigd dat neon een nuttige rol speelt bij het efficiënt koelen van het plasma.

Lees verder:

Het geheim van de duurzaamheid van Romeins beton wordt onthuld: het kan worden hersteld

Genetici hebben vastgesteld hoe de leeftijd van bevruchting bij mensen gedurende 250.000 jaar is veranderd

De zon opende het jaar met een flits van de krachtigste klasse