Группа исследователей из Института физики плазмы Макса Планка (IPP) и Венского технологического университета (TU Wein) нашла способ контролировать нестабильность плазмы ELM I типа, которая может расплавить стенки термоядерных устройств. Работа опубликована в журнале Physical Review Letters
Без сомнения, когда-нибудь возможно создать термоядерные электростанции, обеспечивающие устойчивую энергию, решающую наши давние энергетические проблемы. Это основная причина, по которой так много ученых во всем мире проводят исследования этого источника энергии. Выработка энергии с помощью этого метода фактически имитирует солнце.
Чтобы метод сработал, плазму в реакторах необходимо нагреть до 100 миллионов градусов Цельсия. Магнитные поля окружают плазму, удерживая стенки реактора от плавления. Оболочка, которая образуется вокруг плазмы, может работать только потому, что самые удаленные сантиметры края этой оболочки, называемые кромкой плазмы, сформированной магнитным путем, чрезвычайно хорошо изолированы.
Однако существует проблема с этим способом отвода тепла плазмы на уровне солнца. В этой краевой области существуют плазменные нестабильности, называемые краевыми локализованными режимами (ELM). ВЯЗы часто возникают во время реакции синтеза. Во время ELM энергичные частицы из плазмы могут ударяться о стенку реактора, потенциально повреждая ее.
В порядке, который напомнил бы любому о том, чтобы предложить что-то оригинальное после многих испытаний различных методов, только для того, чтобы выяснить, что оригинал является правильным, исследователи вернулись к режиму работы, от которого ранее отказались.
Вместо больших разрушительных нестабильностей, потенциально повреждающих стенки реактора, может быть много небольших нестабильностей, которые не представляют риска повреждения стенок реактора.
"Наша работа представляет собой прорыв в понимании возникновения и предотвращения крупных вязов типа I", - говорит Элизабет Вольфрум, руководитель исследовательской группы в IPP в Гархинге, Германия, и профессор Венского университета. "Предлагаемый нами режим работы, вероятно, является наиболее многообещающим сценарием для будущих плазменных термоядерных электростанций". Результаты теперь опубликованы в журнале Physical Review Letters.
Реактор называется термоядерным реактором с тороидальным токамаком. В этом реакторе частицы сверхгорячей плазмы движутся с высокой скоростью. Мощные магнитные катушки гарантируют, что частицы остаются в замкнутом пространстве, а не ударяются о стенки реактора, повреждая его.
Принцип работы термоядерного реактора сложен, и динамика внутри также сложна. Движение частиц зависит от плотности плазмы, температуры и магнитного поля. От того, как выбираются эти параметры, зависит, как будет функционировать реактор. Когда более мелкие частицы плазмы ударяются о стенки или реактор, вместо круглой формы реактор приобретает треугольную форму со скругленными углами, но эта форма повреждается гораздо меньше.
“Это немного похоже на кастрюлю с крышкой, в которой вода начинает кипеть", - объясняет Георг Харрер, ведущий автор статьи. "Если давление будет продолжать расти, крышка поднимется и будет сильно дребезжать из-за выходящего пара. Но если слегка наклонить крышку, то пар может непрерывно выходить, а крышка остается стабильной и не дребезжит".
Это большой шаг к непрерывной термоядерной реакции с огромным энергетическим потенциалом. Вечный источник энергии.