Сколько стоит подливать
масла в огонь для
стабильного горения?
Почти таким вопросом в последнее время озаботилась команда исследователей из Принстонской лаборатории физики плазмы (PPPL) Министерства энергетики США, и нашла, пусть частичный, но всё же ответ. Благодаря проделанной работе в Лаборатории по подаче энергии от термоядерного синтеза в энергосистему, её авторы считают, что у них есть решение для одного конкретного сценария.
Подробности исследования, включившие наблюдения, численное моделирование и анализ результатов экспериментов внутри термоядерного плазменного сосуда, называемого Литиевым токамаком эксперимент-бета (LTX-β), представлены в журнале Nuclear Fusion.
Токамаки ‒ это термоядерные резервуары, удерживающие плазму в форме бублика посредством магнитных полей, иLTX-β ‒ один из многих подобных, но литиевое покрытие внутренних стенок всё-таки делает его особенным. Оно в корне меняет течение реакции, поскольку литий удерживает очень высокий процент выделяющихся из плазмы атомов водорода, который в противном случае, наоборот, отскакивал бы от стенок и возвращался обратно в плазму.
Эта роль лития, стабилизирующая температуру краёв плазмы, стала известна в начале года. Тогда и появилась надежда, что эта работа может привести к созданию экономичного термоядерного источника энергии, в котором нуждается мир.
Теперь же команда LTX-β завершила следующий этап, ведущий к заветной цели, проследив взаимосвязь между топливом для плазмы и её стабильностью. Оказалось, что максимальная плотность нейтральных частиц на границе плазмы обнаруживается перед тем, как край начнёт остывать, дестабилизируя плазму.
Гипотеза авторов работы заключалась в том, что достижение максимума выше нейтральной плотности связано с охлаждением краёв холодными нейтральными элементами сверх критического расхода топлива. Это было подтверждено, и выяснилось, что при более низком потоке топлива разница температур ядра и границ плазмы снижается (так называемый плоский температурный профиль) и реакция лучше стабилизируется.
Работа над проектом продолжается, исследователи совершенствуют приёмы получения термоядерного синтеза. В LTX-β задача осуществляется двумя путями: с помощью струй газообразного водорода с края и пучка нейтральных частиц. Команда ищет способы использования обоих методов в тандеме для создания оптимальной плазмы. Это должно наделить нас возможностью поддерживать термоядерный синтез в течение длительного времени, что выведет технологию прямо к реализации будущих термоядерных реакторов, которые смогут вырабатывать достаточно энергии, чтобы встроиться в мировые энергосистемы.
По материалам АРМК.