சிறிய இணைவு மின் நிலைய கருத்தை உருவகப்படுத்துதல்

ஃப்யூஷன் பவர் ஆலைகள் காந்தப்புலங்களைப் பயன்படுத்தி மின்னோட்டத்தைக் கொண்டு செல்லும் வாயுவை (பிளாஸ்மா என்று அழைக்கப்படுபவை) வைத்திருக்கின்றன. இது அணுக்கரு இணைவு மூலம் ஆற்றலை உருவாக்கும் ஒரு சிறிய சூரியனை உருவாக்குகிறது. Compact Advanced Tokamak (CAT) கருத்து அதிநவீன இயற்பியல் மாதிரிகளைப் பயன்படுத்தி இணைவு ஆற்றல் உற்பத்தியை மேம்படுத்துகிறது. பிளாஸ்மாவை கவனமாக வடிவமைப்பதன் மூலமும் பிளாஸ்மாவில் மின்னோட்டத்தை விநியோகிப்பதன் மூலமும், ஃப்யூஷன் ஆலை இயக்குபவர்கள் பிளாஸ்மாவில் கொந்தளிப்பான எதிர்சுழிப்புகளை அடக்க முடியும் என்பதை மாதிரிகள் காட்டுகின்றன. இவை வெப்ப இழப்பை ஏற்படுத்தும். இது குறைந்த அழுத்தத்துடன் அதிக அழுத்தங்களையும் இணைக்கும் சக்தியையும் அடைய இயக்குபவர்களுக்கு உதவும். இந்த முன்னேற்றம் பிளாஸ்மா தன்னைத் தக்கவைத்து, அதன் சொந்த மின்னோட்டத்தின் பெரும்பகுதியை இயக்கும் நிலையை அடைய உதவும்.

டோகோமாக் உலைகளுக்கான இந்த அணுகுமுறையில், குறைக்கப்பட்ட பிளாஸ்மா மின்னோட்டத்தின் மேம்பட்ட செயல்திறன் அழுத்தம் மற்றும் வெப்பத்தை குறைக்கிறது. இது ஃப்யூஷன் ஆலை வடிவமைப்பாளர்கள் எதிர்கொள்ளும் சில பொறியியல் மற்றும் பொருள் சவால்களைத் தணிக்கிறது. பிளாஸ்மாவில் உள்ள துகள்களின் இயக்கம் இயற்கையாகவே தேவையான மின்னோட்டத்தை உருவாக்கும் விளைவானது அதிக அழுத்தம் மூலம் அதிகரிக்கப்படுகிறது. இது ஒரு இணைவு ஆலையின் சாத்தியமான மின்சார சக்தி வெளியீட்டை இழக்கும் விலையுயர்ந்த மின்னோட்ட இயக்கி அமைப்புகளின் தேவையை பெரிதும் குறைக்கிறது. இது ஒரு நிலையான “எப்போதும்” உள்ளமைவை செயல்படுத்துகிறது. இந்த அணுகுமுறை செயல்பாட்டின் போது குறைவான அழுத்தத்தை எதிர்கொள்ளும் ஆலைகளுக்கு வழிவகுக்கிறது.

கடந்த ஆண்டில், எரிசக்தி துறையின் (DOE-Department of Energy’s) இணைவு ஆற்றல் அறிவியல் ஆலோசனைக் குழு மற்றும் தேசிய அறிவியல், பொறியியல் மற்றும் மருத்துவ அகாடமிகள் அமெரிக்காவில் இணைவு ஆற்றலின் தீவிரமான வளர்ச்சிக்கு அழைப்பு விடுக்கின்றன. அந்த இலக்கை அடைய தற்போது இருப்பதை விட இணைவு ஆற்றலை உருவாக்குவதற்கு மிகவும் திறமையான மற்றும் சிக்கனமான அணுகுமுறைகளின் வளர்ச்சி தேவை என்று ஆராய்ச்சியாளர்கள் நம்புகின்றனர். CAT கருத்தை உருவாக்கப் பயன்படுத்தப்படும் அணுகுமுறை, செயல்திறனை மேம்படுத்துவதற்காக பிளாஸ்மாவின் சமீபத்திய இயற்பியல் புரிதலை மேம்படுத்தும் புதிய வகை உலை உருவகப்படுத்துதல்களை உருவாக்கியது. DIII-D நேஷனல் ஃப்யூஷன் வசதியில் சரிபார்க்கப்பட்ட அதிநவீன கோட்பாட்டை ஆராய்ச்சியாளர்கள் தேசிய எரிசக்தி ஆராய்ச்சி அறிவியல் கணினி மையத்தில் கோரி சூப்பர் கம்ப்யூட்டரைப் பயன்படுத்தி முன்னணி-எட்ஜ் கம்ப்யூட்டிங் உடன் இணைத்தனர். இந்த உருவகப்படுத்துதல்கள் ஒரு கருத்தாக்கத்திற்கான பாதையை அடையாளம் கண்டுள்ளன. இது அதிக செயல்திறன் கொண்ட, பெரும்பாலும் சுய-நீடித்த உள்ளமைவை செயல்படுத்துகிறது. இது வழக்கமான துடிப்பு உள்ளமைவுகளை விட திறம்பட ஆற்றலைக் கொண்டுள்ளது, இது குறைந்த அளவு செலவில் உருவாக்கப்படுகிறது.

இந்த ஆராய்ச்சி நியூக்ளியர் ஃப்யூஷனில் வெளியிடப்பட்டது.

References:

• Sykes, A., Costley, A. E., Windsor, C. G., Asunta, O., Brittles, G., Buxton, P., & Smith, G. (2017). Compact fusion energy based on the spherical tokamak. Nuclear Fusion, 58(1), 016039.
• Sethian, J. D., Raffray, A. R., Latkowski, J., Blanchard, J. P., Snead, L., Renk, T. J., & Sharafat, S. (2005). An overview of the development of the first wall and other principal components of a laser fusion power plant. Journal of Nuclear Materials, 347(3), 161-177.
• Suzuki, S., Ueda, Y., Tokunaga, K., Sato, K., & Akiba, M. (2003). Present research status on divertor and plasma facing components for fusion power plants. Fusion science and technology, 44(1), 41-48.
• Kotschenreuther, M., Valanju, P. M., Mahajan, S. M., & Schneider, E. A. (2009). Fusion–fission transmutation scheme—efficient destruction of nuclear waste. Fusion Engineering and Design, 84(1), 83-88.