Fusion, năng lượng điều khiển mặt trời và các ngôi sao,

một vấn đề lớn với các cơ sở hợp hạch hình vòng hoạt động được gọi là tokamaks là giữ cho plasma tạo ra các phản ứng tổng hợp nhiên liệu không có tạp chất có thể làm giảm hiệu quả của các phản ứng.

Giờ đây, các nhà khoa học tại Phòng thí nghiệm Vật lý Plasma Princeton của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ đã phát hiện ra rằng việc rắc một loại bột vào plasma có thể giúp khai thác khí cực nóng trong cơ sở tokamak để tạo ra nhiệt để tạo ra điện mà không tạo ra khí nhà kính hoặc lâu dài chất thải phóng xạ hạn.

Fusion, năng lượng điều khiển mặt trời và các ngôi sao, kết hợp các nguyên tố ánh sáng dưới dạng plasma - trạng thái nóng, tích điện của vật chất gồm các electron tự do và hạt nhân nguyên tử - tạo ra một lượng năng lượng khổng lồ. Các nhà khoa học đang tìm cách tái tạo hợp hạch trên Trái đất để cung cấp năng lượng gần như vô tận để tạo ra điện.

Mục tiêu chính của thí nghiệm là để xem liệu chúng ta có thể tạo ra một lớp boron bằng cách sử dụng dụng cụ tiêm bột hay không, chuyên gia vật lý Robert Lunsford, tác giả chính của bài báo , báo cáo kết quả trong  Nucle Fusion . Cho đến nay, thử nghiệm dường như đã thành công.

Boron ngăn chặn một nguyên tố được gọi là vonfram không bị rỉ ra khỏi các bức tường tokamak vào plasma, nơi nó có thể làm mát các hạt plasma và làm cho các phản ứng nhiệt hạch kém hiệu quả hơn. Một lớp boron được áp dụng cho các bề mặt có bề mặt plasma trong một quá trình được gọi là boron hóa.

Các nhà khoa học muốn giữ plasma càng nóng càng tốt - nóng hơn ít nhất 10 lần so với bề mặt của mặt trời - để tối đa hóa các phản ứng nhiệt hạch và do đó nhiệt để tạo ra điện.

Sử dụng bột để cung cấp boron hóa cũng an toàn hơn nhiều so với sử dụng khí boron gọi là diborane, phương pháp được sử dụng ngày nay.

Khí đốt của Diborane là chất nổ, vì vậy mọi người phải rời khỏi tòa nhà tokamak trong quá trình này, ông Lun Lunford nói. Mặt khác, nếu bạn có thể thả một ít bột boron vào huyết tương, điều đó sẽ dễ quản lý hơn rất nhiều. Trong khi khí diborane là chất nổ và độc hại, bột boron lại trơ, anh nói thêm. Kỹ thuật mới này sẽ ít xâm nhập hơn và chắc chắn ít nguy hiểm hơn.

Một lợi thế khác là trong khi các nhà vật lý phải dừng hoạt động của tokamak trong quá trình khí boron, bột boron có thể được thêm vào plasma trong khi máy đang chạy. Tính năng này rất quan trọng vì để cung cấp nguồn điện liên tục, các cơ sở nhiệt hạch trong tương lai sẽ phải chạy trong thời gian dài, không bị gián đoạn.

Hợp nhất trạng thái ổn định
Đây là một cách để có được một cỗ máy nhiệt hạch trạng thái ổn định, theo Lun Lunford. Bạn có thể thêm nhiều boron mà không cần phải tắt máy hoàn toàn.

Có nhiều lý do khác để sử dụng ống nhỏ giọt bột để phủ lên bề mặt bên trong của tokamak. Ví dụ, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng tiêm bột boron có lợi ích tương tự như bơm khí nitơ vào plasma - cả hai kỹ thuật đều làm tăng nhiệt ở rìa plasma, làm tăng mức độ plasma giữ trong phạm vi từ trường.

Kỹ thuật nhỏ giọt bột cũng cung cấp cho các nhà khoa học một cách dễ dàng để tạo ra các plasma nhiệt hạch mật độ thấp, quan trọng vì mật độ thấp cho phép sự mất ổn định plasma bị triệt tiêu bởi các xung từ tính, một cách tương đối đơn giản để cải thiện các phản ứng nhiệt hạch.

Các nhà khoa học có thể sử dụng bột để tạo ra các plasma mật độ thấp bất cứ lúc nào, thay vì chờ đợi một boron hóa khí. Có thể tạo ra một loạt các điều kiện plasma dễ dàng theo cách này sẽ cho phép các nhà vật lý khám phá hành vi của plasma kỹ lưỡng hơn.

Trong tương lai, Lunsford và các nhà khoa học khác trong nhóm hy vọng sẽ tiến hành các thí nghiệm để xác định chính xác, vật liệu sẽ đi đâu sau khi được tiêm vào plasma.

Các nhà vật lý hiện đang đưa ra giả thuyết rằng bột chảy đến đỉnh và đáy của buồng tokamak, giống như cách plasma chảy, nhưng sẽ rất hữu ích khi giả thuyết đó được sao lưu bằng mô hình để chúng ta biết chính xác các vị trí trong tokamak đang nhận được các lớp boron, Lun Lunsford nói.