Ученые преодолели одно из ключевых препятствий для термоядерной энергетики

Американские исследователи заявили, что преодолели одно из ключевых препятствий на пути к производству энергии путем ядерного синтеза. Исследователям удалось сформировать плазму повышенной плотности и удерживать ее в токамаке.

Реактор токамак — наиболее популярная установка для термоядерного синтеза — представляет собой «пончик», покрытый внутри магнитами. Для таких реакторов существует ограничение — предел Гринвальда — это теоретическая точка, за пределами которой плотность плазмы не может быть повышена без того, чтобы она не покинула магниты и не повредила токамак.

Американские физики объявили о преодолении предела Гринвальда в небольшом токамаке с радиусом 1,6 м. В эксперименте исследователи использовали магниты и газообразный дейтерий для удержания сверхгорячей плазмы на 20% выше этого предела без выхода плазмы за пределы реактора в течение 2,2 секунды.

В статье ученые описывают стабильную плазму токамака со средней линейной плотностью примерно на 20% выше плотности Гринвальда и качеством удержания энергии примерно на 50% лучше, чем в стандартном режиме высокого ограничения. По мнению ученых, это было реализовано за счет усиленного подавления турбулентного переноса.

Эксперимент основывался на сочетании подходов, которые сами по себе не были новыми, но в сочетании дали многообещающие результаты. По сути, физики использовали более высокую плотность в ядре плазмы, чтобы увеличить выходную мощность, а ближе к краям плотность опускалась ниже предела Гринвальда, тем самым избегая выхода плазмы за пределы реактора. Газообразный дейтерий вводился в плазму для охлаждения реакций в нужных местах.

Плазменная камера в эксперименте существенно меньше проектируемых промышленных реакторов, поэтому в будущих экспериментах ученым предстоит проверить — получится ли масштабировать метод.