Płonąca plazma
W fizyce plazmy płonąca plazma to taka, w której większość ciepła pochodzi z reakcji syntezy jądrowej z udziałem jonów plazmy termicznej. Słońce i podobne gwiazdy są płonącą plazmą, aw 2022 roku National Ignition Facility osiągnął płonącą plazmę .
Słońce
W Słońcu i innych podobnych gwiazdach te reakcje fuzji obejmują jony wodoru . Wysokie temperatury potrzebne do podtrzymania reakcji syntezy jądrowej są utrzymywane przez proces samonagrzewania, w którym energia z reakcji syntezy jądrowej ogrzewa jony plazmy termicznej poprzez zderzenia cząstek. Plazma wchodzi w coś, co naukowcy nazywają reżimem płonącej plazmy, gdy moc samonagrzewania przekracza jakiekolwiek zewnętrzne ogrzewanie.
Słońce jest płonącą plazmą, która osiągnęła zapłon termojądrowy , co oznacza, że temperatura plazmy słonecznej jest utrzymywana wyłącznie dzięki energii uwolnionej z syntezy jądrowej. Słońce spala wodór od 4,5 miliarda lat i jest mniej więcej w połowie swojego cyklu życia.
Krajowa Ignition Facility
W 2022 roku ogłoszono, że płonąca plazma została osiągnięta w National Ignition Facility , dużym laserowym urządzeniu badawczym do inercyjnej syntezy jądrowej , znajdującym się w Lawrence Livermore National Laboratory w Livermore w Kalifornii . Wytworzona płonąca plazma utrzymywała się przez około 100 bilionowych części sekundy, a proces ten pochłonął mniej więcej dziesięciokrotnie więcej energii niż wytworzył. NIF osiągnął zapłon 5 grudnia 2022 r., uwalniając energię netto z płonącej reakcji syntezy plazmy.
Płonąca plazma w ITER
Na naukowców z pogranicza płonącej plazmy czeka wiele nowych wyzwań naukowych, w tym zrozumienie i kontrolowanie silnie sprzężonej, samoorganizującej się plazmy; zarządzanie ciepłem i cząstkami docierającymi do powierzchni skierowanych w stronę plazmy; pokaz technologii hodowli paliw; i fizyki cząstek energetycznych. Tokamak ITER będzie pierwszym eksperymentem z uwięzieniem magnetycznym mającym na celu zbadanie problemów płonącej plazmy. Naukowcy i inżynierowie zajmujący się syntezą jądrową w ITER będą badać fizykę, inżynierię i technologie związane z samonagrzewającą się plazmą. Wszystkie te kwestie mają kluczowe znaczenie dla szerszego celu ITER, jakim jest wykorzystanie samonagrzewających się reakcji plazmy, aby stać się pierwszym urządzeniem do wytwarzania energii termojądrowej, które wytwarza więcej energii niż zużywa, co stanowi ogromny krok w kierunku komercyjnej produkcji energii termojądrowej.
Aby osiągnąć temperatury odpowiednie dla syntezy jądrowej, tokamak ITER będzie podgrzewał plazmę trzema metodami. Ogrzewanie omowe obejmuje ciepło wytwarzane przez rezystancję prądu plazmy . Wstrzyknięcie wiązki cząstek neutralnych polega na podgrzaniu plazmy poprzez wstrzyknięcie wysokoenergetycznych cząstek do tokamaka. Promieniowanie elektromagnetyczne o wysokiej częstotliwości obejmuje ogrzewanie plazmy poprzez przenoszenie energii z promieniowania elektromagnetycznego do cząstek w plazmie.
Implikacje symboliczne
Podczas gdy na ziemi płonąca plazma nie doświadcza niekontrolowanych reakcji łańcuchowych , kontrolowana plazma płonąca jest odpowiednikiem fuzji jądrowej wybuchu rozszczepienia . Tak więc pierwsza płonąca plazma została scharakteryzowana jako odpowiednik Testu Trójcy , z ogromnymi implikacjami dla syntezy jądrowej w celu uzyskania energii ( moc syntezy jądrowej ); fuzja na rzecz budowania pokoju, jedno z głównych zadań ITER; oraz uzbrojenie syntezy jądrowej, głównie na energię elektryczną do broni ukierunkowanej .