Οι επιστήμονες μετρούν τον τρόπο με τον οποίο τα ιόντα βομβαρδιστικά τοιχώματα της συσκευής σύντηξης
Το κλειδί για τη νέα τεχνική είναι να μετρηθεί η ποσότητα φωτός που εκπέμπεται από τους τοίχους όταν χτυπάται από σωματίδια υψηλής ενέργειας, όπως αυτά που βρίσκονται σε συσκευές σύντηξης που ονομάζονται Tokamaks. Αυτή η μέθοδος, γνωστή ως ενεργή θερμογραφία, θα συνδυαστεί στο μέλλον με μια κάμερα υπερύθρων θερμογραφίας που ήδη μετρά πόση θερμότητα ρέει μέσα από τους τοίχους.
"Για πρώτη φορά, μπορούμε να εξετάσουμε ταυτόχρονα τη μεταφορά θερμότητας και σωματιδίων σε μια συσκευή σύντηξης", δήλωσε ο φυσικός PPPL Richard Hawryluk, ο κύριος ερευνητής του έργου. "Η κατανόηση της θερμότητας και των σωματιδίων που εναποτίθεται στα υλικά τοίχου θα μας βοηθήσει να μάθουμε πώς να βελτιστοποιήσουμε την απόδοση και τη διάρκεια ζωής του αντιδραστήρα".
Οι επιστήμονες της PPPL συνεργάστηκαν με ερευνητές στο Εθνικό Εργαστήριο Oak Ridge του DOE (ORNL), στο General Atomics και στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης για την ανάπτυξη της νέας τεχνικής. Η ομάδα εξέτασε την τεχνική για τον κοινό ευρωπαϊκό Torus (JET) της ORNL, τη μεγαλύτερη και ισχυρότερη συσκευή σύντηξης Tokamak στον κόσμο.
"Ήμασταν σε θέση να χρησιμοποιήσουμε μια δοκό θέρμανσης υψηλής ισχύος για να θερμαίνουμε με ακρίβεια ένα εντοπισμένο σημείο στην επιφάνεια του αεροσκαφών και να καταγράψουμε το εκπεμπόμενο φως", δήλωσε ο Hawryluk. "Αυτό μας επέτρεψε να μετρήσουμε τη σχετική συμβολή της θερμότητας και των σωματιδίων στα επιφανειακά θερμικά φορτία και να προσδιορίσουμε τον τρόπο με τον οποίο τα φορτία θερμότητας της επιφάνειας αλλάζουν καθώς αλλάζουμε τις συνθήκες στο πλάσμα".
Η ομάδα διαπίστωσε ότι τα θερμικά φορτία μειώθηκαν όταν το πλάσμα βρισκόταν σε λειτουργία υψηλής διατίμησης που ονομάζεται "H-Mode". Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι το πλάσμα ήταν πιο σταθερό σε λειτουργία Η και η θερμότητα και τα σωματίδια περιορίζονταν αποτελεσματικότερα στον πυρήνα του πλάσματος, μειώνοντας την ποσότητα θερμότητας και σωματιδίων που φθάνουν στους τοίχους.
Η νέα τεχνική παρέχει ένα πολύτιμο εργαλείο για τη μελέτη των αλληλεπιδράσεων στο τοίχο πλάσματος σε tokamaks. Αυτές οι πληροφορίες είναι κρίσιμες για το σχεδιασμό και τη λειτουργία συσκευών σύντηξης που μπορούν να παράγουν ηλεκτρική ενέργεια χωρίς να καταστρέψουν τα εξαρτήματά τους.
"Αυτό είναι ένα πολύ σημαντικό βήμα προς τα εμπρός στην κατανόηση του τρόπου με τον οποίο η θερμότητα και τα σωματίδια εναποτίθενται στις επιφάνειες που αντιμετωπίζουν το πλάσμα των συσκευών σύντηξης", δήλωσε ο Hawryluk. "Αυτή η γνώση θα μας βοηθήσει να σχεδιάσουμε μελλοντικούς αντιδραστήρες σύντηξης που μπορούν να λειτουργούν πιο αποτελεσματικά και για μεγαλύτερες χρονικές περιόδους".
