В сфере изучения ядерного синтеза появляются позитивные результаты.
Недавно одной группе ученых удалось на протяжении более сорока секунд поддерживать плазму при температуре сто миллионов градусов Цельсия. Другая группа исследователей добилась рекордной плотности плазмы без потери энергии.
Успешное превращение ядерного синтеза в источник энергии потребует десятилетий исследований. Ядерный синтез протекает естественно в звёздах, но его воспроизведение на Земле чрезвычайно сложно. Учёные продолжают сталкиваться с техническими трудностями при создании условий для управляемого и экономически выгодного ядерного синтеза.
Чем сплошнее материал, тем больше горючих частиц в нём, что повышает вероятность термоядерного синтеза. В реакторах типа токамак плотность ограничена. В эксперименте ученые из General Atomics повысили плотность плазмы до рекордного уровня, не нарушив удерживания. .
Преодоление предела Гринвальда
Максимальная плотность плазмы в токахмаке, определяемая теоретическим пределом, называется «пределом Гринвальда». При его превышении плазма может стать неустойчивой, и некоторые заряженные частицы могут выйти из-под контроля магнитных полей. Превышение этой плотности грозит разрушением стенок реактора.
В эксперименте компании General Atomics удалось превысить предел Гринвольда с использованием реактора-токамака DIII-D. Плотность на 20% превышала предел в течение 2,2 секунды при сохранении стабильности плазмы. Команда использовала дейтерий для замедления термоядерной реакции и контроля её поведения. Несмотря на короткое время эксперимента, результаты показывают возможность управляемости более плотной плазмы в токамаке.
Ученые оценили эффективность удержания плазмы реактором токамака с помощью метрики под названием H98 (y, 2). Результат больше 1 свидетельствует о стабильности плазмы и хорошем ее удержании, что подтвердилось в ходе эксперимента.
Проведение эксперимента с более мощным реактором.
Ученые стремятся применить полученные результаты на более масштабных установках. В частности, рассматривается ИТЭР – экспериментальный токамак нового поколения, возводимый во Франции. Исследователи отмечают, что повторение такого же эксперимента на реакторе подобного размера может быть весьма сложным.
По их словам, небольшое изменение начальных условий может привести к кардинально иным результатам. Переход к ИТЭР означает адаптацию метода к плазменной камере с внешним радиусом 6,2 метра, а для DIII-D этот показатель составляет 1,6 метра. Это отражает фундаментальные проблемы ядерного синтеза и сложность, с которой придется столкнуться ученым перед созданием коммерчески жизнеспособного реактора.