Ученые повысили производительность термоядерного синтеза
Исследователи смогли модернизировать устройство для удержания плазмы так, что его теперь можно использовать для создания термоядерных электростанций
Стеллаторы, впервые построенные в 1950-х годах, могут работать в устойчивом режиме с небольшим риском перебоев в работе плазмы, с которыми сталкиваются токамаки — торроидальные термоядерные реакторы. Однако их сложность не позволяла хорошо удерживать плазму. Теперь физики решили оптимизировать конструкцию W7-X, которая произвела свою первую плазму в 2015 году. Основная цель модернизации заключалась в том, чтобы создать на базе стелларатора настоящий экспериментальный термоядерный реактор.
Для модернизации физики использовали диагностический инструмент XICS для изучения процесса «неоклассического транспорта», благодаря которому потери тепла в классических стеллараторах были всегда выше, чем в токамаках. Причиной такого переноса являются частые столкновения, которые выбивают нагретые частицы со своих орбит, когда они вращаются вокруг ограничивающих их линий магнитного поля. Переносу способствуют дрейфы на орбитах частиц.
Анализ исследователей показал, как необходимо изменить устройство для уменьшения неоклассического транспорта. Исследователи провели мысленный эксперимент, чтобы проверить роль, которую оптимизация сыграла в производительности стелларатора. Эксперимент показал, что в неоптимизированном стеллараторе большой неоклассический транспорт сделал бы невозможным создание высоких температур. Тем не менее, после модернизации реального устройства физики смогли нагреть плазму до рекордных величин.
W7-X вновь откроется в 2022 году после трехлетней модернизации, в ходе которой была установлена система водяного охлаждения, которая продлит эксперименты по термоядерному синтезу, и улучшит отвод тепла. Эти обновления позволят исследователям W7-X сделать следующий шаг в исследовании ценности оптимизированных стеллараторов, которые могут стать основой для будущих термоядерных электростанций.
Статья опубликована в журнале Nature.