Νέα προσέγγιση για τον μετριασμό των επιζήμιων επιπτώσεων των διαφυγόντων ηλεκτρονίων
Σχετικά Άρθρα
Guardian: Σε εφαρμογές πέρα από την παραγωγή ενέργειας στρέφονται οι ειδικοί της πυρηνικής σύντηξης
Πυρηνική σύντηξη: Η λύση στο ενεργειακό της Ευρώπης - Πάνω από 6 δισ. οι επενδύσεις
Το θαύμα του φυσικού πυρηνικού αντιδραστήρα σύντηξης Oklo
Το Ην. Βασίλειο φουλάρει… για πειραματικούς σταθμούς παραγωγής ενέργειας σύντηξης
Ερευνητές στο Εθνικό Εργαστήριο του Los Alamos (LANL) διερευνούν μια νέα προσέγγιση για τον μετριασμό μιας κρίσιμης πρόκλησης στην ανάπτυξη της ενέργειας σύντηξης, δηλαδή των επιζήμιων επιπτώσεων των διαφυγόντων ηλεκτρονίων.
Η διαφυγή ηλεκτρονίων προκύπτει από αστάθειες του πλάσματος εντός των αντιδραστήρων σύντηξης.
«Οι αντιδραστήρες σύντηξης λειτουργούν εξάγοντας τεράστια ποσά ενέργειας από τη σύντηξη ελαφρύτερων ατομικών πυρήνων σε έναν βαρύτερο πυρήνα», ανέφερε το LANL σε δελτίο Τύπου.
Για να επιτευχθεί αυτό, οι επιστήμονες πρέπει να δημιουργήσουν ένα υπερθερμασμένο πλάσμα, μια κατάσταση ύλης όπου τα ηλεκτρόνια απογυμνώνονται από τα άτομα, φτάνοντας σε θερμοκρασίες που ξεπερνούν τους 150 εκατομμύρια βαθμούς Κελσίου.
«Αλλά η αστάθεια γεννιέται σε ακραίες συνθήκες. Το πλάσμα είναι άγρια απείθαρχο και συχνά προσπαθεί να ξεφύγει από τον αντιδραστήρα. Ένα σοβαρό υποπροϊόν αυτής της αστάθειας είναι τα διαφυγόντα ηλεκτρόνια», τονίζεται στο δελτίο Τύπου.
Αυτά τα ηλεκτρόνια (επιταχυνόμενα σε ταχύτητα σχεδόν του φωτός) μπορούν να ξεφύγουν από τα μαγνητικά πεδία που έχουν σχεδιαστεί για να τα συγκρατούν και να συγκρουστούν με τα τοιχώματα του αντιδραστήρα.
Αυτές οι συγκρούσεις μπορεί να προκαλέσουν σημαντικές ζημιές, οδηγώντας δυνητικά σε δαπανηρές επισκευές και διακοπές λειτουργίας.
«Δεν είναι ζημιά στο πέρασμα του χρόνου. Σε μια περίπτωση, η δέσμη μπορεί να τρυπήσει μια τρύπα σε έναν συμπαγή τοίχο βολφραμίου, καταστρέφοντας τον υποεπιφανειακό μηχανισμό ψύξης από κάτω», παρατήρησε ο Michael Lively (ειδικός στη σύντηξη στο Los Alamos ο οποίος έχει προτείνει μια λύση σε αυτό το ζήτημα).
Ο Lively προτείνει την εφαρμογή ενός «κυνηγετικού όπλου βολφραμίου».
«Το κυνηγετικό όπλο του Lively θα διοχέτευε στον αντιδραστήρα ένα σπρέι σωματιδίων βολφραμίου πλάτους χιλιοστού για να αναχαιτίσει τα διαφυγόντα ηλεκτρόνια», εξήγησε το LANL.
Ελπιδοφόρα αποτελέσματα
Δεδομένης της εξαιρετικής αντοχής και της ανθεκτικότητάς του σε εξαιρετικά υψηλές θερμοκρασίες, το βολφράμιο παίζει ήδη καθοριστικό ρόλο στην κατασκευή των τοιχωμάτων του αντιδραστήρα σύντηξης.
Εκτενείς προσομοιώσεις που πραγματοποιήθηκαν από τον Lively έχουν δείξει την αποτελεσματικότητα της προσέγγισης κυνηγετικού όπλου βολφραμίου.
Τα εγχυόμενα σωματίδια βολφραμίου συγκρούονται αποτελεσματικά με τα διαφυγόντα ηλεκτρόνια, απορροφώντας την ενέργειά τους και εκτρέποντάς τα από τις καταστροφικές τροχιές τους.
Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι η διαφυγή δέσμης ηλεκτρονίων εξουδετερώνεται σχεδόν ακαριαία κατά την επαφή με τα σωματίδια βολφραμίου.
«Το βολφράμιο απορροφά το 8% των ηλεκτρονίων που διαφεύγουν, ενώ το υπόλοιπο 92% αναπηδά ή διασκορπίζεται έξω από την τροχιά και πέρα από τον κίνδυνο να καταστρέψει τον αντιδραστήρα», υποστήριξε το LANL.
Επιπλέον, οι προσομοιώσεις αποκαλύπτουν ότι τα σωματίδια βολφραμίου παραμένουν εντός του αντιδραστήρα για πολύ μεγαλύτερο χρονικό διάστημα από τα διαφυγόντα ηλεκτρόνια.
Μια και μόνο έγχυση σωματιδίων βολφραμίου θα μπορούσε να παρέχει παρατεταμένη προστασία έναντι πολλαπλών διαφυγόντων ηλεκτρονίων, ενισχύοντας την αποτελεσματικότητα και την πρακτικότητα αυτής της προσέγγισης.
Προστασία των αντιδραστήρων σύντηξης
Η επόμενη φάση αυτής της έρευνας περιλαμβάνει τη δοκιμή της μεθόδου έγχυσης σωματιδίων βολφραμίου σε πειραματικούς αντιδραστήρες σύντηξης.
Εάν αυτές οι δοκιμές επιβεβαιώσουν τα αποτελέσματα της προσομοίωσης, αυτή η τεχνολογία θα μπορούσε να ενσωματωθεί σε μελλοντικά σχέδια αντιδραστήρων σύντηξης, ανοίγοντας το δρόμο για ένα καθαρότερο και πιο βιώσιμο ενεργειακό μέλλον.
«Θα πρέπει να είμαστε σε θέση να προστατεύσουμε τους αντιδραστήρες πυρηνικής σύντηξης από την απώλεια ελέγχου του πλάσματος χωρίς ζημιά στα εξαρτήματα ή διακοπές λειτουργίας για δαπανηρές επισκευές.
Μπορούμε να το κάνουμε με ελάχιστο έως καθόλου οικονομικό αντίκτυπο», κατέληξε ο Lively
www.worldenergynews.gr
