Китайский термоядерный реактор достиг плотности плазмы, которую считали недостижимой

Ученые китайской программы Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST) встретили новый год значимым достижением – получили доказательства того, что реактор способен достичь плотности ядерной плазмы, ранее считавшейся недостижимой.

1 января исследователи из Хэфэйского института физических наук Китайской академии наук опубликовали работу в журнале Science Advances. Команда описала, как использовала EAST для достижения плотности плазмы, значительно превышающей предыдущие лимиты.

Директор центра термоядерного синтеза MIT был убит в собственном доме по неизвестной причине

Термоядерный синтез представляет собой процесс соединения двух атомных ядер в одно более тяжелое, что высвобождает огромное количество энергии. Благодаря потенциалу производства неограниченной чистой энергии ученые по всему миру ищут способы использовать термоядерный синтез как жизнеспособный источник электроэнергии.

Трудность заключается в том, что все атомные ядра имеют положительный заряд и естественным образом отталкиваются друг от друга – как магниты с одинаковыми полюсами. Чтобы дать атомным ядрам достаточно кинетической энергии для объединения, ученые должны нагреть топливо до сверхплотной плазмы при температуре около 150 миллионов кельвинов, или 15 миллионов градусов по Цельсию.

Но для достижения точки, где реакция сможет поддерживать себя самостоятельно – устойчивый термоядерный синтез – требуется, чтобы эта плазма оставалась горячей, плотной и стабильной в течение длительного времени. Годами считалось, что более высокая плотность плазмы неизбежно приведет к нестабильности, разрушая топливо до его воспламенения – порог, известный как предел Гринвальда.

Новое исследование переворачивает эти представления. Метод команды EAST заключается в создании среды высокого давления газа в реакторе до формирования плазмы, что позволяет ей взаимодействовать со стенками реактора гораздо менее разрушительным способом. Ученые также вручную закачивают дополнительную энергию в плазму по мере её нагревания, обеспечивая равномерный рост плотности.

Результат – плазма остается стабильной даже при росте внутренней плотности, достигая показателей топлива, значительно превышающих ожидаемые пределы.

Пин Чжу – соавтор исследования и физик-плазмы из Научно-технологического университета Хуачжун заявил:

Результаты предлагают практичный и масштабируемый путь расширения пределов плотности в токамаках и термоядерных реакторах следующего поколения.

Турбулентность плазмы удивила физиков необычным поведением в термоядерных реакторах

Хотя до практического производства энергии с помощью термоядерного синтеза еще предстоит совершить множество прорывов, преодоление предела Гринвальда представляет один из таких шагов.