Чтобы создать надежный коммерческий термоядерный синтез на Земле, ученым необходимо нагреть плазму внутри реакторов токамака до 150 миллионов градусов Цельсия — температура примерно в 10 раз выше температуры ядра Солнца.
Учёные полагаются на одну технологию, называемую дивертором, для удаления тепла и частиц из реактора, а также для предотвращения загрязнения активной зоны плазмой. Но выдержать кратковременные выбросы плазмы, особенно направленные в узкую область, — огромная инженерная задача.
Новое исследование, проведенное различными группами специалистов по ядерному синтезу, обнаружило, что зона поражения электронов, выходящих за пределы последней удерживающей поверхности, на самом деле на 30 процентов больше, чем считалось ранее, что может стать большим стимулом для будущих коммерческих амбиций термоядерного синтеза.
Ядерный синтез является конечной целью энергетических амбиций человечества. Слияние легких ядер в ядре Солнца является двигателем Вселенной, и воссоздание этого уравнения давления и огромного тепла на Земле навсегда изменит жизнь, но, как и следовало ожидать, закупорить звезду непросто.
Во-первых, Солнце горячее и массивное, в отличие от Земли. Хотя ученые мало что могут сделать с массовой частью уравнения, они могут повысить температуру ядра Солнца , превышающую температуру ядра Солнца в 15 миллионов градусов Цельсия, чтобы вызвать термоядерный синтез. Однако, чтобы вызвать необходимый магический трюк с квантовым туннелированием и фактически объединить дейтерий и тритий — два изотопа водорода и предпочтительное термоядерное топливо — нам нужно запустить термостат в десять раз больше, чем в ядре Солнца. Это означает, что сердца тороидальных термоядерных реакторов, известных как токамаки, на сегодняшний день являются самыми горячими местами в Солнечной системе.
Возможно, самое большое препятствие на пути к нашему бесконечному энергетическому будущему – это то, как справиться с этой жарой. На протяжении десятилетий ученые считали, что тепловые выбросы из магнитно удерживаемой перегретой плазмы могут фокусироваться на очень узкой полосе диверторной пластины — механизма в токамаке, ответственного за отвод тепла и частиц из реактора. Такое внимание может привести к быстрому выходу из строя этой важной части реактора и затруднить возможную коммерциализацию термоядерного синтеза.
Но новое исследование, проведенное учеными из Принстонской лаборатории физики плазмы (PPPL), Национальной лаборатории Ок-Ридж и Международной организации по термоядерным экспериментальным реакторам ( ИТЭР ), позволило моделировать плазму с использованием разработанного PPL программного обеспечения под названием X-Point Included Gyrokinetic Code.
Эти симуляции показали, как плазма пересекает магнитную границу ( известную как сепаратриса ), предназначенную для отделения удерживаемой плазмы в активной зоне реактора от неограниченной плазмы в области дивертора.
