1058
Фізики з Принстонського університету запропонували новий теоретичний шлях до термоядерного запалювання — стану, коли плазма сама підтримує необхідну температуру за рахунок енергії реакцій синтезу. У популярних заголовках це назвали «коротким шляхом до безмежної енергії», але коректніше говорити про оптимізовану траєкторію запуску: дослідники показали, як можна досягати потрібного режиму з меншими енергетичними витратами, якщо правильно змінювати температуру та щільність плазми.
За основу команда взяла критерій Лоусона, сформульований ще у 1950-х роках. Він пов’язує температуру плазми, її густину та час утримання й визначає, за яких умов реакція синтезу може стати самопідтримуваною. Проте реальні токамаки значно складніші за ідеалізовану модель. Тому фізики додали до розрахунків чотири фактори, які раніше часто розглядали окремо: накопичення гелієвого «попелу», домішки зі стінок реактора, синхротронне випромінювання та витік тепла з плазми.
Коли всі ці ефекти об’єднали в одну модель, з’явилася оптимальна траєкторія через параметричний простір — так звана сідловина Корді. Вона показує, що замість поступового підвищення щільності варто спочатку довести плазму до дуже високої температури, а вже потім додавати паливо й збільшувати густину. Один з авторів, Луїс Дельгадо-Апарісіо, порівняв це з переходом через гірський хребет: не обов’язково дертися прямо на найвищу вершину, якщо існує нижчий перевал.
Модель також виявила критичну проблему з вольфрамом. Цей метал планують широко використовувати для захисту стінок майбутніх реакторів, бо він витримує дуже високі температури. Але навіть невелика кількість вольфрамових домішок у плазмі може різко посилити випромінювальні втрати й зірвати запалювання. Це означає, що конструкції мають максимально обмежувати потрапляння матеріалу стінок у гарячу плазму.
Цікаво, що втрати тепла й випромінювання виявилися не лише шкідливими. Вони ускладнюють початкове запалювання, але після досягнення потрібного режиму можуть працювати як природні стабілізатори й стримувати надмірне зростання параметрів плазми. Саме тому нова модель цінна не як обіцянка готової електростанції, а як більш реалістична «карта» режимів для майбутніх експериментів.
Поки що запропонований маршрут існує на рівні теорії та комп’ютерних розрахунків і не пройшов практичної перевірки в токамаку. Однак він може допомогти інженерам скоротити кількість невдалих сценаріїв під час проєктування наступного покоління установок і точніше визначити, які параметри потрібно змінювати, щоб швидше наблизитися до самопідтримуваного термоядерного синтезу.
https://24tv.ua/tech/fiziki-znayshli-noviy-obhidniy-shlyah-do-termoyadernoyi-energiyi_n3161186
