Енергиен триумф: Проект за термоядрен реактор с мощност 400 MW издържа ключова научна проверка

Рецензирано проучване потвърди, че конструкцията на реактора ARC отговаря на законите на физиката. Моделирането показа, че токамакът ARC с високотемпературни свръхпроводящи магнити ще може да генерира 1,1 ГВт енергия от термоядрен синтез и да доставя 400 МВт в електропреносната мрежа. Сега компанията може да се концентрира върху подробното проектиране на хардуерната част.

Реакторът ARC не е първият токамак на Commonwealth Fusion Systems (CFS) с високотемпературни свръхпроводящи магнити. Компанията вече строи в щата Масачузетс експерименталната инсталация SPARC. Задачата на ARC е, използвайки събраните данни от SPARC, да мащабира технологията и да докаже възможността за стабилно генериране на електроенергия и преносът ѝ в мрежата, пише IE.

Анализът на физиката на проекта потвърди, че станцията ARC ще може да получава около 1,1 ГВт енергия от термоядрен синтез и да доставя в мрежата 400 МВт. Моделирането на конструкцията на ARC версия 3A на суперкомпютър позволи да се определят основните ѝ технически характеристики. Радиусът от центъра на тора до горещата част на плазмата ще бъде 4,6 м (при SPARC — 1,85 м), магнитното поле по оста — 11,4 Тл, плазменият ток — 12 МА.

От изследването може да се разбере и как разработчиците са решили основните технически сложности при магнитното задържане на плазмата.

На първо място, за отвеждане на топлината от стените на реактора в ARC се използва удължена система с двоен дивертор в горната и долната част на токамака. Впръскването на малки количества неон или аргон охлажда краищата на плазмата, преди те да влязат в контакт със стените.

Второ, предложено е решение за управление на сривовете на плазмата, или внезапната загуба на магнитното задържане на плазмения шнур. В токамаците това може да се случи за милисекунди. ARC е проектиран да издържа на приблизително един срив на ден и бързо да се рестартира. За тази цел при наближаване на срив се впръскват неон и водород, което позволява безопасно излъчване на енергия под формата на светлина, а специална бобина разсейва сноповете избягащи електрони.

И трето, моделирането показа, че ARC поддържа стабилността на плазмата. Токамакът работи в спокоен режим, избягвайки високите стойности на съотношението между налягането на плазмата и магнитното поле. Това позволява да се избегне магнито-хидродинамичната нестабилност, която пречи на задържането на топлината.

По-просто казано, ARC не се опитва да бъде „максимално ефективен“ за сметка на стабилността, а избира компромисен сценарий, при който вероятността от срив е ниска, а отвеждането на топлината е осъществимо.