Подпишитесь на нас в Google
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.
Рекорд по термоядерному синтезу
Напомним, что в начале 2025 года французский термоядерный реактор WEST установил новый рекорд термоядерного синтеза. Термоядерный реактор токамак WEST поддерживал непрерывный цикл горения плазмы в течение рекордных 1337 секунд, что на 25% побило предыдущий китайский рекорд в 1066 секунд.
По словам ученых, это достижение открывает путь для возможной эксплуатации Международного экспериментального термоядерного реактора. В этом проекте участвуют Китай, Европейский Союз, Индия, Япония, Южная Корея, Россия и США.
