Синтез стал ближе к реальности: учёные преодолели предел плотности в 10 раз
Ядерный синтез обещает практически безграничный и устойчивый источник энергии посредством процессов, подобных тем, которые питают Солнце, при условии, что сначала удастся решить некоторые довольно сложные и фундаментальные физические проблемы.
В настоящее время существует множество методов. исследуется на предмет выжимания энергии из атомов, каждый из которых имеет свои плюсы и минусы. Новое исследование предполагает, что вскоре мы сможем преодолеть серьезное препятствие в процессах, в которых используются туннели в форме пончика, известные как токамаки.
Ранее теоретический барьер на пути термоядерного синтеза в токамаке, известный как предел Гринвальда, теперь преодолен в десять раз благодаря усилиям группы исследователей из Университета Висконсина.
Хотя механизмы, лежащие в основе этого предела, до конца не изучены, эмпирическое правило устанавливает потолок электронной плотности в нагретая плазма токамака.
Наличие надежного способа расширить этот предел означает, что мы можем сделать шаг вперед с точки зрения стабильности и эффективности термоядерного реактора токамака, приближая нас к тому дню, когда ядерный синтез может стать практической реальностью.
«Здесь представлены эксперименты на токамаке с плотностью электронов, превышающей предел Гринвальда почти в десять раз в стационарных условиях, что является беспрецедентным явлением», — пишут исследователи. в своей опубликованной статье.
Ядерный синтез – объединение атомных ядер для высвобождения избыточной энергии – требует сильного тепла, создаваемого удержанием заряженные частицы, составляющие плазму.
Токамак — это особый тип термоядерного реактора, в котором используются токи, чтобы прогонять плазму через центр большого полого кольца. Магнитные поля внутри этого горячего беспорядка заряженных частиц помогают удерживать его в замкнутом состоянии, однако плазма более склонна к нестабильности, чем при использовании аналогичных методов, и на него налагается довольно строгий предел плотности электронов плазмы. Более высокая плотность электронов приведет к большему количеству реакций и большему количеству энергии.
Команда считает, что две ключевые характеристики MST помогли столь полно преодолеть пределы этой плотности: его толстые проводящие стенки (для стабилизации магнитные поля, управляющие плазмой), и ее источник питания, который можно регулировать на основе обратной связи (опять же, решающий фактор стабильности).
«Максимальная плотность, по-видимому, определяется аппаратными ограничениями, а не нестабильностью плазмы. », — пишут исследователи.
Это еще одна победа термоядерного синтеза в токамаке из недавней серии успехов. В последние несколько лет ученые были заняты строительством более крупных реакторов, увеличением вырабатываемой в них энергии и достижением более высоких температур для протекания реакций.
Это не означает, что ядерный синтез будет готов к использованию. отправляйтесь в ближайшее время, и здесь есть предостережения, о которых стоит поговорить. Плазма не работала при сверхвысоких температурах, как это обычно происходит в реакциях термоядерного синтеза, поэтому эти эксперименты необходимо будет расширить в этом отношении.
Авторы нового исследования уверены, что ученые сможет выяснить, как получить эти результаты на других машинах, хотя еще предстоит проделать работу, чтобы проанализировать, почему именно эта конкретная установка работает так хорошо.
«Остаются вопросы о том, почему, в частности, MST способен работать с высокой фракцией Гринвальда и в какой степени эту возможность можно распространить на более производительные устройства», — пишут исследователи.
Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters.
