Estelarador

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Stellarator  es un tipo de reactor para fusión termonuclear controlada . El nombre proviene del lat.  stella es una estrella , lo que debería indicar la similitud de los procesos que ocurren en el stellarator y dentro de las estrellas. Inventado por el físico estadounidense L. Spitzer en 1950, la primera muestra se construyó bajo su liderazgo al año siguiente como parte del proyecto secreto Matterhorn .

Diseño y principio de funcionamiento

Stellarator es una trampa magnética cerrada para contener plasma a alta temperatura . La diferencia fundamental entre un stellarator y un tokamak es que el campo magnético para aislar el plasma de las paredes internas de la cámara toroidal está completamente creado por bobinas externas, lo que, entre otras cosas, permite que se use en modo continuo. Sus líneas de fuerza sufren una transformación rotacional, como resultado de lo cual estas líneas giran repetidamente a lo largo del toro y forman un sistema de superficies magnéticas toroidales cerradas anidadas entre sí.

En todos los stellarators construidos en el siglo XX, las configuraciones de transformación rotacional eran similares entre sí [1] , una de estas configuraciones se solicitó para un certificado de derechos de autor de la URSS con el nombre de Torsatron [2] . En esta configuración, el campo magnético requerido fue creado por dos devanados: uno helicoidal (que crea un campo magnético longitudinal con la propiedad de transformar la rotación de las líneas de campo) y un devanado poloidal (compensador) que lo cubre, con la ayuda de la cual el componente del campo magnético perpendicular al plano del toro, creado por la corriente del devanado helicoidal, se compensa en el volumen de plasma. El dispositivo del stellarator-torsatron se muestra claramente aquí [3] . La configuración del tipo "torsatron" estaba lejos de ser perfecta y tenía muchos factores que en la práctica reducían significativamente el tiempo teórico de confinamiento del plasma. Por lo tanto, durante mucho tiempo, el confinamiento de plasma en tokamaks tuvo un rendimiento significativamente mejor que en stellarators [1] . Sin embargo, el estudio del comportamiento del plasma en stellarator-torsatrons hizo posible en el futuro crear stellarators de un tipo fundamentalmente nuevo (ver más abajo).

Se logró un progreso significativo en el desarrollo de stellarators a principios del siglo XXI debido al poderoso desarrollo de las tecnologías informáticas y, en particular, los sistemas informáticos para el diseño de ingeniería. Con su ayuda, se optimizó el sistema magnético del stellarator. Como resultado, apareció una configuración completamente nueva de transformación rotacional: si en la configuración "torsatron" el campo magnético requerido fue creado por dos devanados: helicoidal y poloidal (ver arriba), entonces en la nueva configuración el campo magnético fue creado exclusivamente por un devanado, que consta de bobinas toroidales tridimensionales modulares, es difícil cuya forma curva se calculó utilizando los programas informáticos mencionados anteriormente [1] .

Proceso de trabajo

Un recipiente de vacío toroidal (a diferencia de un tokamak, un stellarator no tiene simetría azimutal, la superficie magnética tiene la forma de una "rosquilla arrugada") se bombea a un alto vacío y luego se llena con una mezcla de deuterio y tritio. Luego se crea y calienta el plasma. La energía se introduce en el plasma mediante radiación electromagnética  , la llamada resonancia de ciclotrón . Al alcanzar temperaturas suficientes para superar la repulsión de Coulomb entre los núcleos de deuterio y tritio , comienzan las reacciones termonucleares .

El hecho de que se requiera un recipiente toroidal , en lugar de uno esférico , para el confinamiento magnético del plasma está directamente relacionado con el "teorema del erizo" , según el cual el "erizo esférico" no se puede peinar, al menos en un punto de el erizo las agujas estarán perpendiculares a la "superficie del erizo". Esto está directamente relacionado con la propiedad topológica de la superficie: la característica de Euler de la esfera es 2. Por otro lado, es posible peinar el toro sin problemas, ya que su característica de Euler es 0. Al considerar el vector de campo magnético como un aguja, queda claro que una superficie magnética cerrada solo puede ser una superficie con característica de Euler igual a cero, incluida la toroidal.

Algunos stellarators activos

Véase también

Notas

  1. ↑ 1 2 3 E. P. Velikhov , S. V. Putvinsky. Reactor termonuclear  // Energía termonuclear. Estatus y rol a largo plazo. - 1999. Archivado el 20 de septiembre de 2020.
  2. ↑ Torsatron - Certificado de autor de la URSS 15/1/1976 - SU 433908 | Base de patentes de la URSS . Fecha de acceso: 16 de junio de 2015. Archivado desde el original el 17 de junio de 2015.
  3. ↑ Enciclopedia de Física y Tecnología - Stellarators . Fecha de acceso: 16 de junio de 2015. Archivado desde el original el 17 de junio de 2015.
  4. ↑ Reglas de fusión. Alemania puso en marcha el reactor termonuclear más potente . Consultado el 6 de julio de 2020. Archivado desde el original el 25 de septiembre de 2020.

Enlaces

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