«Есть много вызовов развивающейся энергии сплава, и обработка тепла на диверторных пластинах среди них», сказал физик PPPL Маса Оно, ведущий автор статьи о дизайне, изданном в журнале Nuclear Fusion. «Мы хотели видеть, как мы можем защитить диверторные пластины и содержать палату сплава в чистоте».Сплав, слияние легких элементов, чтобы выпустить энергию, является процессом, который приводит в действие солнце и звезды.
Здесь на Земле, электростанции сплава объединят тритий с его родственным дейтерием изотопа, чтобы создать энергию для производства электроэнергии. Производство этой энергии в устройстве сплава иногда называют, «помещая звезду в банку».Система, что Оно и коллеги проектировали призывы к перекачке жидкого лития в и из токамака, типа магнитного устройства сплава, чтобы поддержать операцию по устойчивому состоянию, вычищая пыль и другие примеси от плазмы и охраняя молниеотвод.
Литий, серебристый металл, который с готовностью объединяется с другими элементами, выполнил бы много функций:Покрытие диверторных пластин.
Инъекция жидкого лития в диверторную палату токамака покрыла бы пластины жидким веществом, защитив их от тепла и частиц, которые повышаются с ядра плазмы. Жидкое литиевое покрытие также действовало бы как губка, захватывая частицы, прежде чем они ударили пластину и препятствование тому, чтобы они оживились назад в плазму, чтобы охладить его и уменьшить выполнение сплава. «Даже тонкий слой жидкого лития может защитить пластины», сказал Оно. «Это также имеет обещание улучшения плазменной работы, как наблюдается в Национальном Сферическом Эксперименте Торуса и Литиевом Эксперименте Торуса в PPPL и в других экспериментах сплава, и уменьшает тепловой поток. И так как жидкий литий испаряется, мы должны все время обеспечивать больше, чтобы сохранять пластины сырыми».Перерабатывая тритий, ключевое топливо, которое соединится с дейтерием, чтобы произвести реакции сплава в будущих электростанциях.
Только приблизительно один процент трития, который введен в плазму, как ожидают, будет потребляться в этом процессе. Остающийся непотребляемый тритий должен быть удален и переработал назад, чтобы поддержать заправку.
Чтобы выполнить эту задачу, жидкий литий объединился бы с тритием в токамаке и нес бы его с пылью и другими примесями к фильтру вне токамака, куда пыль будет удалена. Следующая остановка была бы холодной ловушкой, работающей на уровне 200 градусов Цельсия, которые позволят тритию кристаллизовать. После иссушения лития от ловушки система подогрела бы и восстановила бы тритий и принесла бы его к сепаратору, который откажется от примесей и накачает тритий назад в токамак. Альтернативно, петля могла питаться в центрифугу, которая отделила тритий от лития и возвратила изотоп к токамаку.
Удаление пыли. Если оставлено незарегистрированный, много тонн пыли могли бы накопиться через год от взаимодействий между плазмой и стенами палаты сплава. Та же самая петля, которая перерабатывает тритий, поставила бы пыль фильтру, как описано выше. «После того, как фильтр пыли заполнен, он должен быть заменен», сказал Оно. «Так как фильтр был бы относительно близко к палате сплава, он должен быть заменен удаленно».
Устранение нежелательных элементов. Свяжитесь между плазмой, и стены токамака также дали бы начало примесям, таким как азот и кислород, который мог охладить плазму. Плавный жидкий литий нес бы эти примеси к сепаратору трития, как отмечено выше, который удалит их. «Так как эти примеси, как ожидают, будут относительно низким уровнем», сказал Оно, «они могли быть обработаны после разделения через специализированные меньшие петли очистки, приложенные к главной».Обращение к таким идеям является PPPL и группами, во всем мире проверяющими плавные жидкие литиевые понятия. «Мы смотрим в будущее, чтобы предложить решения», сказал Оно. «С этими проблемами нужно иметь дело с тем, если мы должны понять практические и привлекательные электростанции сплава».
Сотрудничество с Оно на этой работе было физиками в PPPL, Окриджской национальной лаборатории, Иллинойсском университете в Урбане-Шампейне и Национальном Институте Науки Сплава в Японии. Поддержка американского исследования приходит из Офиса САМКИ Науки.