Безграничная энергия все ближе: физики придумали способ улучшить термоядерные реакторы

Фото: interestingengineering.com

Уже много лет физики пытаются установить стабильный и продолжительный термоядерный синтез, с помощью которого можно получить почти безграничную и чистую термоядерную энергию. Для экспериментов с термоядерным синтезом ученые выбрали реактор под названием токамак. Но эти устройства имеют сложную контракцию, большие, дорогие и их долго строить. Авторы исследования, опубликованного в журнале Nuclear Fusion, считают, что небольшой сферический токамак может быть более эффективным и экономичным в плане исследования термоядерного синтеза. Физики считают, что это устройство должно использовать для нагрева плазмы внутри только микроволны, пишет Interesting Engineering.

Токамаки являются огромными экспериментальными термоядерными реакторами в форме тора, которые предназначены для создания и удержания чрезвычайно горячей плазмы. Эта плазма необходима для запуска термоядерного синтеза, а этот процесс, происходящий в ядре Солнца, позволяет звезде за счет выделения огромного количества энергии, существовать. То есть, если физики смогут добиться получения стабильного термоядерного синтеза, то это потенциально открывает пусть к получению огромного количества почти безграничной и чистой термоядерной энергии.

Большинство сферических токамаков используют комбинацию методов нагрева плазмы, включая большую соленоидную катушку и пучки нейтральных частиц. Но они занимают много места. Авторы исследования считают, что такой реактор можно сделать меньше и эффективнее.

Для этого нужно отказаться от омического нагрева плазмы в токамаке. Физики говорят, что в их версии токамака нет места для омической нагревательной катушки. Но такой реактор намного проще в технологическом плане и дешевле в создании.

Обычно микроволновое излучение направляется в плазму с помощью устройств под названием гиротроны. Микроволны создают ток и одновременно нагревают плазму. Это похоже на подогрев или приготовление пищи в микроволновке, но в гораздо большем масштабе.

Команда рекомендует расположить гиротрон вокруг токамака, чтобы нацелиться на центральную плазму. Гиротроны будут производить мощные волны, чтобы толкать электроны внутри плазмы, создавая ток и нагревая ее.

Ученые изучили разные способы прохождения микроволн, чтобы они не отражались или не проходили сквозь плазму, не передавая энергию. Ведь это может повлиять на состояние плазмы в реакторе. Физикам удалось найти лучшее решение.

Физики определили, что для эффективной работы небольшого сферического токамака нужны отдельные режимы прохождения микроволн. Один режим нужен для начального нагрева плазмы, а другой — для поддержания высокой температуры и тока.

Если новый метод нагрева плазмы покажет действительно свою эффективность, то это может сделать термоядерную энергию более ближе к реальности, считают ученые.

Ирина Скиба / Skibair
Журналист ATinform