Физики преодолели два препятствия в реакциях термоядерного синтеза

Команда физиков разработала способ преодолеть два ключевых препятствия, стоящих на пути использования термоядерного синтеза в качестве источника энергии. В своей статье, опубликованной в журнале Nature, ученые описывают, как они разработали способ повысить плотность плазмы в реакторе, сохраняя при этом ее стабильность.

Исследователи по всему миру уже много лет работают над тем, чтобы выяснить, как использовать реакции термоядерного синтеза для производства электроэнергии для общего пользования, тем самым освободить мир от использования электростанций, работающих на ископаемом топливе, которые выбрасывают в атмосферу парниковые газы. Но это оказался долгий и трудный путь.

Лишь за последние пару лет ученые смогли показать, что реакция термоядерного синтеза может поддерживать себя и что можно производить больше энергии, чем было затрачено в такую ​​систему.

Следующие два препятствия, которые необходимо преодолеть, — это увеличение плотности плазмы в реакторе и последующее удержание ее в течение длительных периодов времени — достаточно долго, чтобы она могла быть полезна для производства электроэнергии.

В новом исследовании группа ученых разработала способ сделать и то, и другое в камере токамака.

Чтобы сдержать плазму по мере увеличения ее плотности, команда использовала дополнительные магниты и выбросы дейтерия там, где это было необходимо. Они также позволили добиться более высокой плотности в ядре, чем по краям, что помогло гарантировать, что плазма не сможет выйти наружу. Ученые удерживали ее в этом состоянии 2,2 секунды, достаточно долго, чтобы доказать, что это возможно.

Они также обнаружили, что за этот короткий промежуток времени средняя плотность в реакторе на 20% превысила предел Гринвальда — теоретический барьер, который, как было предсказано, должен был обозначить точку, в которой дополнительное давление ослабит магнитное поле, удерживающее плазму на месте.

Кроме того физики установили, что стабильность плазмы была выше 1, что означает, что эксперимент удался.

Исследовательская группа признает, что их эксперимент проводился в очень маленьком реакторе диаметром всего 1,6 метра. Чтобы такое достижение можно было считать полностью успешным, оно должно быть реализовано в реакторе гораздо большего размера, таком, который сейчас строится во Франции (ИТЭР), малый диаметр которого будет составлять 6,2 метра.