Команда физиков и инженеров из Принстонского университета построила извилистый термоядерный реактор, известный как стелларатор, который использует постоянные магниты, демонстрируя потенциально экономичный способ создания мощных машин. Их эксперимент, названный MUSE, опирается в том числе на детали, напечатанные на 3D-принтере.
Ядерный синтез — реакция, питающая звезды, такие как наше Солнце, производит огромное количество энергии путем слияния атомов (не путать с ядерным делением, которое производит меньше энергии путем расщепления атомов). Хотя сам процесс достигнут уже давно, масштабирование технологии и обеспечение ее коммерческой жизнеспособности — это главная проблема, так как пока не получается поддерживать реакцию достаточно долго и с позитивным выделением энергии.
Стеллараторы — это реакторы в форме крендельков, которые содержат высокотемпературную плазму, которую можно настроить для создания условий термоядерных реакций. Они похожи на пончикообразные токамаки, в которых протекают термоядерные реакции. Однако, в отличие от токамаков, MUSE не полагается на электромагниты.
Тони Цянь, физик из Принстонского университета и ведущий автор двух статей, в которых описывается дизайн эксперимента MUSE, говорит:
Использование постоянных магнитов — это совершенно новый способ проектирования стеллараторов. Эта техника позволяет нам быстро тестировать новые идеи удержания плазмы и легко создавать новые варианты.
Постоянные магниты не нуждаются в электрическом токе для создания своих магнитных полей и их можно заказывать уже готовыми большими партиями. В эксперименте MUSE такие магниты были прикреплены к корпусу, напечатанному на трехмерном принтере.
Майкл Зарнсторфф, научный сотрудник Лаборатории физики плазмы университета и главный исследователь проекта MUSE, добавляет:
Я понял, что даже если они расположены рядом с другими магнитами, редкоземельные постоянные магниты могут генерировать и поддерживать магнитные поля, необходимые для удержания плазмы, чтобы могли происходить термоядерные реакции. Это свойство, которое заставляет эту технику работать.
На сегодня нет ни одного реактора термоядерного синтеза, который бы гарантировал достижения успешной и эффективной реакции — даже если ученые смогут наладить процесс, потребуется еще много лет, чтобы данный метод генерирования энергии питал электросети. Так что впереди еще долгий путь.
