Anonim

At sætte bremserne på flydende elektroner bringer fusionsenergien et skridt nærmere

Fysik

Rich Haridy

22. juni 2017

2 billeder

Runaway-elektroner kan smelte de atomfusionsreaktors faste metalvægge, men et par unge fysikere har opdaget en måde at bremse og styre disse elektroner på vejen for sikre atomfusionsreaktorer (Kredit: Eurofusion CC-BY 3.0)

En funktionel fusionsreaktor kan stadig være en drøm, men det er en drøm, der langsomt bliver en realitet med mange forskningsindsatser og eksperimenter med det formål at låse op for den nærmeste ubegrænsede forsyning af ren energi, som en sådan reaktor ville give. Udfordringerne forskerne står overfor for at få atomfusion til at arbejde er uomtvisteligt vanskelige, men ikke uoverstigelige, og to unge fysikere har for nylig løst en af ​​de største problemer, ingeniører har kæmpet med i næsten et halvt århundrede.

Nuklear fusion er den proces, der styrker vores sol. Dybt inde i vores hjem stjerne, er hydrogenatomer squashed sammen for at danne helium. Denne fusionsproces frigiver enorme mængder energi, men kræver ekstremt høje tryk og temperaturer og har været udfordrende at genskabe på en kontrolleret måde her på Jorden.

Sidste år førte forskere ved MIT os tættere på en fusions fremtid ved at placere plasma under det, de siger, er det mest pres, der nogensinde er skabt i en fusionsenhed. Nu har to forskere fra Chalmers University of Technology låst et andet stykke af puslespillet.

Et af problemerne ingeniører har konfronteret med, da de udvikler moderne eksperimentelle tokamak-type fusionsreaktorer, er den af ​​løbende elektroner. Disse er elektroner med ekstremt høj energi, der pludselig og uventet kan accelerere til utroligt høje hastigheder, der kan ødelægge reaktorvæggen uden varsel.

Doktorand Linnea Hesslow og Ola Embréus har udtænkt en ny teknik til effektivt at decelerere disse løbende elektroner ved at injicere "tunge ioner ", såsom neon eller argon, ind i reaktoren. Da elektronerne kolliderer med den høje ladning i kernerne i disse ioner, sænker de og bliver meget mere kontrollerbare.

"Når vi effektivt kan decelerere flydende elektroner, er vi et skridt tættere på en funktionel fusionsreaktor, " siger Linnea Hesslow.

Hesslow og Embréus har skabt en model, der effektivt kan forudsige elektronernes energi og adfærd. Ved hjælp af matematiske beskrivelser og plasmasimuleringer er fysikerne nu i stand til effektivt at styre hastigheden af ​​de løbende elektroner uden at afbryde fusionsprocessen.

Kernfusionsudfordringen er ikke en simpel eller let opgave at overvinde, men hver lille udvikling som denne bringer os tættere på den rene energi gennem fusionsdrøm. Chalmers team er utroligt optimistisk, at en fusion-drevet fremtid er mulig.

"Mange mener, at det vil fungere, men det er lettere at rejse til Mars end det er at opnå fusion, " siger Linnea Hesslow. "Du kan sige, at vi prøver at høste stjerner her på jorden, og det kan tage tid. Det tager utroligt høje temperaturer, varmere end solens centrum, for at vi med succes kan opnå fusion her på jorden. hvorfor jeg håber, at forskning får de ressourcer, der er nødvendige for at løse energispørgsmålet i tide. "

Opdagelsen blev for nylig offentliggjort i tidsskriftet Physical Review Letters .

Kilde: Chalmers University of Technology

Runaway-elektroner kan smelte de atomfusionsreaktors faste metalvægge, men et par unge fysikere har opdaget en måde at bremse og styre disse elektroner på vejen for sikre atomfusionsreaktorer (Kredit: Eurofusion CC-BY 3.0)

24-årige Linnea Hesslow og 25-årige Ola Embréus, stigende stjerner på deres område, gennemfører stadig deres ph.d.-studier (Kredit:

Mia Halleröd Palmgren / Chalmers CC-BY 3.0
)

Anbefalet Redaktørens Valg