Создание термоядерного реактора подразумевает хорошее понимание поведения и структуры разогретой плазмы. Именно из-за недостатка понимания мы все еще не можем контролировать плазму так хорошо, чтобы построить, наконец, промышленный образец энергетической установки. И улучшить понимание можно только в экспериментах с плазмой.
В экспериментах на ТОКОМАКах ученые обнаружили интересный эффект, когда при определенной конфигурации магнитных полей в плазме образуются специфичные области, внутри которых всюду одинаковая температура. Назвали такие области «магнитными островами».
С точки зрения контроля над плазмой в таких островах ничего хорошего нет. Их появление делает плазму менее однородной, а значит, хуже управляемой. Хуже того, эти острова могут расти, забирая энергию из окружающей плазмы, охлаждая ее и увеличивая ее неоднородность. И вдобавок изменение конфигурации магнитных полей может спровоцировать разрушение островка, сопровождаемое выделением большого количества энергии. Такой энергетический всплеск может настолько взбаламутить плазму, что реакция синтеза остановится, а термоядерная установка будет повреждена.
Возможное решение проблемы магнитных остовов предложила группа ученых из Принстонской лаборатории физики плазмы, США. Для этого они разработал упрощенную аналитическую модель взаимодействия островов с внешним радиочастотным облучением. Такое облучение создает в плазме электрический ток, который разогревает остров. Когда температура острова становится достаточно высокой, то в плазме возникают сложные взаимодействия, в результате чего электрический ток начинает концентрироваться внутри острова, препятствуя его росту и значительно его стабилизируя. При этом дальнейший нагрев должен создать внутри острова настолько высокую концентрацию тока, что магнитный остров начнет сжиматься, а однородность плазмы расти. Что, в общем-то, и нужно.
Но с общим ростом температуры острова растет и разность температур между его краем и сердцевиной. Увеличение разности опять ведет к росту нестабильности, которая снова мешает дальнейшему нагреву.
И тут возникает вопрос, возможно ли при помощи радиочастотного облучения достичь такой концентрации тока, чтобы магнитные острова хотя бы не росли? Расчеты показывают, что можно. Более того, ученые смогли определить нужные параметры радиоизлучения.
Дальнейшие шаги понятны – модель будет усложнена, а расчеты продолжены.
Мне важно Ваше мнение. Если нравится, ставьте лайк, подписывайтесь.
