Rudolf Cole
0 
3302
888
Nota editorului: Această poveste a fost actualizată la 1:35 p.m. E. T.
„Valuri de fluiere” misterioase, fantomate, care sunt create în mod normal de trăsnet, ar putea proteja reactoarele de fuziune nucleară de electronii fugari, sugerează o nouă cercetare.
Aceste valuri de fluier se găsesc în mod natural înalte deasupra solului în ionosferă - un strat al atmosferei Pământului la aproximativ 50 până la 600 de mile (80 și 1000 de kilometri) deasupra suprafeței planetei. Aceste valuri de șuierat fantomatic se formează atunci când fulgerele generează impulsuri de unde electromagnetice care se deplasează între emisferele Nord și Sud. Aceste unde se schimbă în frecvență pe măsură ce traversează globul și când aceste semnale luminoase sunt convertite în semnale audio, sună ca fluiere.
Acum, aceste valuri de fluier au fost descoperite în plasma fierbinte din interiorul unui tokamak - mașina în formă de gogoșă unde au loc reacțiile de fuziune nucleară - potrivit unui studiu recent publicat pe 11 aprilie în revista Physical Review Letters.
Deoarece fluierătorii pot împrăștia și împiedica electroni de mare viteză, aceștia ar putea oferi un nou mod de a împiedica electronii fugari să deterioreze interiorul unui tokamak.
Putere de fuziune
În reacțiile de fuziune nucleară, care alimentează soarele și stelele, atomii se trântesc împreună, fuzionându-se în atomi mai mari, în timp ce eliberează energie. Timp de zeci de ani, cercetătorii încearcă să valorifice energia de fuziune pe Pământ, folosind câmpuri magnetice puternice din interiorul tokamaks pentru a nori în formă de gogoșă de plasmă caldă - o fază ciudată a materiei care constă în gaz încărcat electric.
În interiorul tokamak-ului, câmpurile electrice pot propulsa electronii din ce în ce mai repede. Dar, în timp ce acești electroni de mare viteză zboară prin plasmă, nu pot încetini. În mod normal, obiectele care se deplasează printr-un gaz sau lichid simt o forță de tracțiune care crește cu viteza. Cu cât îți conduci mai rapid mașina, de exemplu, cu atât ai mai multă rezistență la vânt. Dar în plasmă, forța de tracțiune scade odată cu viteza, permițând electronilor să se accelereze până la viteza aproape a luminii, afectând tokamak-ul.
Cercetătorii au deja câteva tehnici de atenuare a fugilor, a spus Don Spong, fizician la Oak Ridge Laboratorul Național din Tennessee și co-autor al noului studiu. Ei pot utiliza algoritmi de inteligență artificială pentru a monitoriza și regla densitatea plasmei pentru a preveni accelerarea prea rapidă a electronilor. În cazul în care încă mai există fugiții, ei pot injecta în plasmă pelete de neon înghețat, ceea ce crește densitatea plasmatică și încetinește electronii fugiți.
Dar undele fluiere pot fi încă o modalitate de a reîncărca în electronii fugari. „În mod ideal, vrem să evităm întreruperile și fugele”, a spus Spong. „Dar dacă apar, am dori să avem mai multe instrumente disponibile pentru a face față cu acestea.”
Oprirea fugii
În tokamak de la DIII-D National Fusion Facility din San Diego, echipa de cercetare a lui Spong a detectat, pentru prima dată, valuri de fluiere care sunt produse de electroni fugari.
Plasma, a explicat el, este ca o bucată de Jell-O cu multe moduri de vibrație. Dacă unii electroni fugari au doar viteza corectă, aceștia excită unul dintre aceste moduri și declanșează valuri de fluiere - similar cu modul în care conduceți o mașină veche la viteza corectă poate provoca vibrarea tabloului de bord..
„Ceea ce ne-ar plăcea să facem este inginerul invers, care să procedeze și să pună aceste unde pe exteriorul [plasmei] pentru a împrăștia fugele”, a spus Spong.
Înțelegând mai bine modul în care creează fluiere, cercetătorii speră că pot inversa procesul - folosind o antenă externă pentru a genera fluiere care pot împrăștia electronii și pentru a le împiedica să ajungă prea repede.
Cercetătorii mai trebuie să exploreze în continuare relația dintre runaways și whistlers, spong spunea, de exemplu, identificând ce frecvențe și lungimi de undă funcționează cel mai bine pentru a inhiba fugele și studiind ce se întâmplă în plasma mai densă necesară pentru reactoarele de fuziune.
Desigur, suprimarea electronilor fugari este doar un obstacol în calea creării energiei curate din fuziunea nucleară. În prezent, reactoarele de fuziune necesită mai multă energie pentru plasmă termică decât este produs de fuziune. Pentru a ajunge la punctul de răspândire, cercetătorii trebuie să-și dea seama cum să obțină plasma pentru a rămâne fierbinte, fără a fi nevoie să adăugați căldură.
Dar Spong este optimist în ceea ce privește energia de fuziune. „Sunt credincios că este realizabil”.
În 2025, proiectul ITER din sudul Franței este programat pentru a începe experimentele. iar oamenii de știință speră că va fi prima mașină de fuziune care va produce mai multă energie decât este folosită pentru încălzirea plasmei. Câteva grupuri și-au propus să obțină energia de fuziune netă pozitivă până în 2050. Și o nouă colaborare între MIT și o companie numită Commonwealth Fusion Systems a anunțat că partenerii speră să pună fuziunea nucleară pe rețea în 15 ani.
Nota editorului: Această poveste a fost actualizată pentru a observa că semnalele luminoase, mai degrabă decât frecvențele luminoase, sunt convertite în semnale audio.