Вчені вперше довели, що плазмові хвилі можуть покращувати термоядерний синтез

Мініатюрна зірка на Землі

Як повідомляє НВ — Техно: Вчені з’ясували, як приборкати турбулентність у термоядерному реакторі

2 вересня, 10:02

Дослідники, що працюють на токамаку DIII-D у Сан-Дієго, штат Каліфорнія, вперше продемонстрували, що Альфвенові власні моди можуть не лише заважати термоядерному синтезу, а й, навпаки, покращувати його. Це відкриття може суттєво поліпшити утримання тепла в плазмі, що є критично важливим для досягнення високих температур, необхідних для ефективного керованого ядерного синтезу.

DIII-D та Альфвенові моди

DIII-D є найбільшим токамаком у Північній Америці, де магнітні поля розігрівають плазму до 150 мільйонів градусів Цельсія, що приблизно вдесятеро перевищує температуру в ядрі Сонця. За таких екстремальних умов важкі ізотопи водню зливаються, вивільняючи велику кількість енергії.

Раніше вважалося, що Альфвенові власні моди лише заважають цьому процесу, проте нові результати свідчать про те, що ці плазмові хвилі можуть генерувати плазмові потоки та електромагнітні струми, які, в свою чергу, створюють зсувний потік. Цей зсувний потік допомагає приборкувати турбулентність у токамаку, що призводить до підвищення температури іонів і електронів, а також зменшення тепловтрат, що дозволяє утримувати тепло в ядрі плазми.

Для проведення вимірювань вчені використовували діагностичний інструмент на основі ефекту Мотіона Стана (MSE). Цей метод передбачає вистрілювання в плазму пучком нейтральних атомів дейтерію, після чого за зміною поляризації світла вимірювали вплив магнітного поля. У результаті досліджень було зафіксовано зміну коефіцієнта безпеки на 5 відсотків за 20 мілісекунд. Коефіцієнт безпеки описує, як лінії магнітного поля проходять уздовж довгої та короткої розмірностей камери, а їхню структуру порівнюють зі спіральною картоплею на паличці.

Ці нові результати є важливим кроком у розвитку технологій термоядерного синтезу, що може забезпечити стабільне і практично безвідходне джерело енергії для майбутніх поколінь. Оскільки світ шукає альтернативи традиційним джерелам енергії, такі дослідження можуть суттєво вплинути на енергетичний ландшафт, сприяючи переходу до більш чистих і відновлювальних джерел енергії.

Важливість цих відкриттів підкреслює зростаючу роль термоядерного синтезу в глобальному контексті енергетичної безпеки та боротьби зі змінами клімату.

Цікавим є те, що нові дослідження в галузі плазмової фізики відкривають нові горизонти для технологій, пов'язаних із керованим термоядерним синтезом. Наприклад, нещодавно вчені виявили, що розтягування телуриду марганцю може змінювати ефект Холла без нагріву, що також може мати значний вплив на енергетичні технології майбутнього.