Ядерный синтез рассматривается как большая надежда на производство экологически чистой энергии в будущем. Теоретически эта технология позволяет генерировать экологически чистую электроэнергию практически в неограниченных масштабах.
Термоядерный реактор DIII-D. Изображение: General Atomics
Исследователи американской энергетической и оборонной компании General Atomics теперь преодолели значительные препятствия, которые необходимы для работы термоядерного реактора для оптимального производства энергии: увеличение плотности плазмы и контроль над этой плазмой.
Токамак представляет собой вакуумную камеру с электрическими катушками вокруг нее. Там генерируется плазма ядерного синтеза. Это наиболее распространенная форма термоядерного реактора, работающая в различных научных центрах по всему миру в исследовательских целях.
В зависимости от размера такие токамаки могут быть заполнены определенным количеством водородного топлива. Его количество до сих пор рассчитывалось с использованием предела Гринвальда. Этот предел был обнаружен физиком Массачусетского технологического института Мартином Гринвальдом и считается основой исследований в области термоядерной энергии. Многие реакторы в классической конструкции токамака спроектированы и построены с учетом этого предела. В том числе предел Гринвальда используется и для термоядерного реактора ИТЭР (ITER), который сейчас строится во Франции.
В течение длительного времени проводились исследования о том, что этот предел установлен слишком низко. Американские ученые теперь преодолели этот предел в небольшом реакторе токамак. И с беспрецедентной стабильностью.
Им удалось контролировать горячую плазму, превышающую предел на 20%, в течение 2,2 секунды. Впервые лимит превышен столь последовательно. Соответствующее исследование было опубликовано в специализированном журнале Nature. Об этом также сообщает сайт Interest Engineering.
Полученные результаты могут обеспечить использование более плотной и лучше удерживаемой плазмы для будущих реакторов. Это будет иметь решающее значение для производства термоядерной энергии в коммерческих масштабах.
Эксперимент проводился на реакторе DIII-D в Сан-Диего в американском штате Калифорния. Для достижения цели ученые использовали различные подходы, ни один из которых не является новым сам по себе.
По сути, исследователи использовали тактику увеличения плотности и производительности в ядре. Газообразный дейтерий вводился в плазму для специального охлаждения реакций. Однако до сих пор неясно, можно ли применить результаты и к более крупным токамакам.