Tokamak, manyetik bobinli toroidal kamera anlamına gelir. Bu, kontrollü termonükleer füzyonun akışı için gerekli koşulları elde etmek için bir plazmayı sınırlandırmak için tasarlanmış torus şekilli bir kurulumdur. Bir tokamak fikri, Sovyet fizikçilerine aittir. Kontrollü termonükleer füzyonun endüstriyel amaçlar için kullanılması yanı sıra, yüksek sıcaklıktaki plazmanın bir elektrik alanı tarafından ısı yalıtımı kullanılarak yapılan spesifik bir şema kullanılması önerisi, ilk olarak, 1950'in ortasındaki eserinde fizikçi O. A. Lavrentiev tarafından formüle edildi. Ne yazık ki, bu çalışma 1970'lerden önce “unutuldu”. Tokamak terimi, akademisyen Kurçatov'un öğrencisi olan I. N. Golovin tarafından icat edildi. Halen uluslararası bilimsel proje ITER çerçevesinde oluşturulan tokamak reaktörüdür.
Fransa'da ITER füzyon reaktörünün yaratılması konusundaki çalışmalar oldukça yavaş ilerlerken, Massachusetts Institute of Technology'den Amerikalı mühendisler kompakt bir füzyon reaktörü için yeni bir tasarım önerdiler. Bu tür reaktörlerin sadece 10 yıllarında ticari işletmeye alınabileceğini söylediler. Aynı zamanda, termonükleer enerji mühendisliği, muazzam üretilen güçleri ve tükenmeyen hidrojen yakıtları ile, onlarca yıldır sadece bir hayal ve bir dizi pahalı laboratuvar deneyi ve deneyi olarak kaldı. Yıllar geçtikçe, fizikçiler şaka bile yaptı: "Termonükleer füzyonun pratik uygulaması 30 yıllarında başlayacak ve bu süre asla değişmeyecek." Buna rağmen, Massachusetts Institute of Technology, enerji sektöründe uzun zamandır beklenen atılımın sadece 10 yıllarında gerçekleşeceğine inanıyor.
MIT mühendislerinin güveni, bir mıknatıs oluşturmak için mevcut yeni iletken mıknatıslardan çok daha küçük ve daha güçlü olmayı vaat eden yeni süper iletken malzemelerin kullanımına dayanmaktadır. MIT Plazma ve Thermonuclear Synthesis Center direktörü Profesör Dennis White'a göre, nadir bulunan toprak baryum ve bakır okside (REBCO) dayanan piyasada bulunan yeni süper iletken malzemelerin kullanımı bilim adamlarının kompakt ve çok güçlü mıknatıslar geliştirmesine olanak sağlayacak. Bilim insanlarına göre bu, özellikle plazma hapsi için önemli olan manyetik alanın daha fazla güç ve yoğunluğuna ulaşılmasını sağlayacaktır. Yeni süper iletken malzemeler sayesinde, Amerikalı araştırmacılara göre, reaktör şu anda mevcut olan projelerden çok daha küçük bir performans gösterebilecek, özellikle de söz konusu ITER. Ön hesaplamalara göre, ITER'ye eşit güçle yeni termonükleer reaktörün iki katı çapa sahip olacaktır. Bu nedenle, yapımı daha ucuz ve daha kolay olacaktır.
Yeni termonükleer reaktör projesinde bir diğer önemli özellik, tüm modern tokamaklarda ana "tüketilebilir" olan geleneksel katı halinin yerini alması gereken sıvı battaniyelerin kullanımıdır, çünkü bunlar ana nötron akısını devralmakta ve onu termal enerjiye dönüştürmektedir. Sıvının, çok büyük ve yaklaşık 5 ton ağırlığında olan bakır kabuklardaki berilyum kasetlerinden daha kolay olduğu bildirilmektedir. Uluslararası deneysel termonükleer reaktör ITER'ün yapımında kullanılacak berilyum kasetleridir. Proje üzerinde çalışan MIT'in önde gelen araştırmacılarından Brandon Sorbom, 3 alanındaki yeni reaktörün 1'e olan yüksek verimliliğinden bahsediyor. Aynı zamanda, kendi sözleriyle, gelecekteki rektörün tasarımı, 6 ile 1 arasındaki üretilen enerjinin harcanan enerjiye oranını elde etmeyi sağlayacak şekilde optimize edilebilir.
REBCO bazlı süper iletken malzemeler, plazma yönetimini kolaylaştıracak daha güçlü bir manyetik alan sağlayacaktır: alan ne kadar güçlüyse, aktif bölgenin hacmi o kadar az ve plazma kullanılabilir. Sonuç, küçük bir termonükleer reaktörün büyük ve modern bir enerji ile aynı miktarda enerji üretmesi olacaktır. Bu durumda, kompakt bir kurulumun oluşturulması ve çalıştırılması daha kolay olacaktır.
Termonükleer bir reaktörün verimliliğinin doğrudan süper iletken mıknatısların gücüne bağlı olduğu anlaşılmalıdır. “Donut” şeklinde aktif bir bölgeye sahip olan tokamakların tasarımında yeni mıknatıslar kullanılabilir. Ek olarak, başka birçok yenilik de mümkündür. Bugün Fransa'da yapım aşamasında olan 40 milyar dolara mal olan büyük deneysel ITER deneysel tokamakının, süper iletkenler alanındaki ilerlemeyi hesaba katmadığı, aksi takdirde bu reaktörün iki katı kadar küçük olabileceği, yaratıcıların çok daha ucuza mal olabileceği ve daha hızlı olacağı belirtilmelidir. Bununla birlikte, ITER üzerine yeni mıknatıslar yerleştirme olasılığı var ve bu gelecekte gücünü önemli ölçüde artırabilecektir.
Manyetik alan kuvveti, kontrollü termonükleer füzyonda önemli bir rol oynar. Bu kuvveti ikiye katlamak derhal füzyon reaksiyonunun gücünü bir 16 faktörü ile arttırır. Ne yazık ki, yeni süper iletkenler REBCO, manyetik alanın gücünü ikiye katlayamaz, ancak yine de mükemmel bir sonucu temsil eden 10 kez füzyon reaksiyonunun gücünü artırabilir. Profesör Dennis White'a göre, 100 hakkında binlerce kişiye elektrik enerjisi sağlayabilecek bir termonükleer reaktör, yaklaşık 5 yıl boyunca kurulabilir. Buna şimdi inanmak zor, ancak küresel ısınma sürecini durdurabilecek enerji sektöründe neredeyse günümüzde nispeten hızlı bir şekilde gerçekleşen bir çığır açan gelişme. Aynı zamanda, MIT bu sefer 10'in bir şaka değil, ilk uygulanabilir tokamakların ortaya çıkması için gerçek bir tarih olduğundan emin.
Bilgi kaynakları:
http://zoom.cnews.ru/rnd/article/item/termoyadernyj_sintez_vsego_cherez_10_let
http://www.3dnews.ru/918575
http://seo-top-news.com.ua/injenery-mit-obeshchajut-sozdat-kompaktnyj-termojadernyj-reaktor-za-10-let