O echipă internațională de cercetători a identificat o serie de beneficii aduse de utilizarea litiului ca material pentru pereții interiori ai reactoarelor de fuziune nucleară de tip tokamak (dispozitiv experimental în formă toroidală care folosește câmpuri magnetice pentru a confina plasma la temperaturi extrem de ridicate, necesare fuziunii nucleare).
Urmărește cele mai noi producții video TechRider.ro
- articolul continuă mai jos -
Studiul, publicat în revista Nuclear Materials and Energy, a fost coordonat de specialiști din cadrul Laboratorului de Fizică a Plasmei Princeton (PPPL) al Departamentului american al Energiei (DOE) și a implicat nouă instituții de cercetare.
Cercetarea arată că aplicarea litiului pe suprafețele care intră în contact direct cu plasma contribuie la stabilizarea acesteia și la îmbunătățirea eficienței generale a procesului de fuziune. Comparativ cu materialele folosite în prezent, precum grafitul, litiul oferă avantaje importante legate de durabilitate și capacitatea de a menține condiții stabile de temperatură în interiorul reactorului.
Unul dintre cele mai importante rezultate ale studiului este constatarea că injecția de pulbere de litiu direct în timpul funcționării reactorului este mai eficientă decât acoperirea pereților înainte de pornirea plasmei. Această metodă ajută la uniformizarea temperaturii de la miezul până la marginea plasmei și la reducerea cantității de materiale nedorite care se desprind de pe pereți și pătrund în plasmă.
„Pe măsură ce trecem de la pereți din grafit – care se erodează rapid și generează praf – la materiale precum wolframul, trebuie să găsim metode de condiționare a acestora pentru ca plasma fierbinte să le suporte mai bine”, a declarat Florian Effenberg, fizician cercetător la PPPL și coordonator al studiului. „Litiul este un candidat important în această tranziție, iar injecția de pulbere oferă o soluție practică spre implementarea completă a pereților din litiu lichid.”
Studiul mai arată că litiul are capacitatea de a forma un strat auto-reparator atunci când se topește, protejând astfel componentele interne ale reactorului expuse la temperaturi extrem de ridicate, mai mari chiar decât cele din miezul Soarelui. În plus, dacă temperatura pereților reactorului este suficient de mare, litiul poate forma un scut sub formă de gaz sau vapori, oferind protecție suplimentară.
Cercetătorii au comparat cantitatea de combustibil (de obicei, deuteriu sau tritiu) care este absorbită de pereții reactorului în cazul acoperirii prealabile cu litiu față de injecția de pulbere în timpul reacției. Rezultatele au indicat că grosimea stratului aplicat înainte de funcționare nu influențează semnificativ gradul de absorbție al combustibilului, ceea ce oferă o flexibilitate mai mare în proiectarea viitoarelor componente.
La PPPL este în curs de dezvoltare un plan pentru integrarea unui injector de litiu în cadrul experimentului National Spherical Torus Experiment-Upgrade (NSTX-U), urmând ca pe termen lung să se implementeze componente interne complet acoperite cu litiu lichid. De asemenea, se lucrează la un nou tip de reactor, denumit Spherical Tokamak Advanced Reactor (STAR), bazat pe același design.
„Litiul ajută la absorbția atomilor de combustibil, stabilizând marginea plasmei, îmbunătățind confinarea acesteia și permițând funcționarea la densități mai mari de putere”, a precizat Effenberg. Aceste caracteristici sunt esențiale pentru proiectarea unor reactoare de fuziune mai compacte și mai eficiente din punct de vedere energetic.
Sursa: InterestingEngineering
