Физики нашли «короткий путь» к термоядерной энергетике

Фото: Shutterstock

Физики совершили прорыв в разработке термоядерной энергетики. Ученые нашли теоретический способ приблизить запуск самоподдерживающейся термоядерной реакции, затрачивая меньше энергии, пишет ScienceAlert.

Ученые из Принстонского университета опубликовали исследование, в котором подробно описывается, как исследователи могли бы быстрее достичь термоядерного синтеза. Ученые описали "кратчайший путь" к так называемому термоядерному зажиганию — состоянию, при котором плазма может поддерживать необходимый уровень температуры за счёт собственных реакций синтеза.

Новая идея ученых основана на расширении критерия Лоусона. Разработанный в 1950-х годах, он устанавливает рамки и правила, необходимые реактору для достижения термоядерного зажигания. Ученые добавили в расчёты ещё четыре фактора: отработанное топливо в виде гелиевой золы, примеси в плазме со стенок реактора, потери излучения, известные как синхротронное излучение, и тепло, уходящее из плазмы.

В издании отметили, что эти факторы изучались и раньше, но не в совокупности. Цель состояла в том, чтобы получить более реалистичное и точное представление о том, как должен быть сконфигурирован реактор.

Ученые искали то, что математики называют "седлом Кордея": путь к термоядерному зажиганию, требующий наименьшего количества энергии. Расчёты показали, что сначала следует нагреть плазму, а затем увеличить её плотность.

Также ученые выяснили, что даже очень небольшое количество вольфрама может привести к сбою термоядерного синтеза. Поскольку этот металл планируется использовать в стенках нескольких проектируемых реакторов, а он отлично выдерживает высокие температуры, плазму придётся надежно защищать от его воздействия.

Кроме того, исследователи обнаружили некоторые естественные "тормоза" для термоядерного синтеза. Модели показали, что утечка радиации и тепла может поддерживать стабильность плазменных реакций, хотя изначально это также затрудняет термоядерное зажигание.

"По мере того как исследования в области термоядерного синтеза продвигаются от экспериментов с горящей плазмой к производству энергии в масштабах реакторов, данная концепция обеспечивает своевременную основу для оценки доступности зажигания, стабильности и производительности устройств следующего поколения", — пишут ученые в своей статье.

В издании подчеркнули, что в исследовании не проводилось никаких реальных испытаний или экспериментов. Однако полученные результаты должны повысить шансы на успешный запуск самоподдерживающейся термоядерной реакции.

Карпова Рада
Журналист ATinform