Важнейшее открытие приближает человечество к массовой постройке термоядерных реакторов

Исследователи использовали альфвеновские волны для подавления убегающих электронов в термоядерных устройствах токамаков, что имеет большое значение для будущих проектов термоядерной энергетики, включая ITER во Франции.

Важнейшее открытие приближает человечество к массовой постройке термоядерных реакторов

Группа ученых, во главе с Чангом Лю из Принстонской лаборатории физики плазмы (PPPL), представила инновационный метод смягчения разрушительных последствий убегающих электронов, которые возникают при сбоях в термоядерных устройствах типа токамак. Ключевой особенностью этого подхода является использование специфического вида плазменных волн, названных в честь астрофизика Ханнеса Альфвена, лауреата Нобелевской премии 1970 года.

Долгое время известно, что альфвеновские волны могут уменьшать удержание высокоэнергетических частиц в реакторах токамака, что позволяет некоторым из этих частиц ускользнуть, что в свою очередь снижает эффективность устройств. Но совместные исследования Чанга Лю и специалистов из General Atomics, Колумбийского университета и PPPL выявили потенциал положительных результатов в отношении убегающих электронов.

Исследователи обнаружили, что эти альфвеновские волны могут рассеивать высокоэнергетические электроны, предотвращая их превращение в разрушительные лавины, которые могут повредить компоненты токамака. Оказалось, что этот процесс обладает цикличным характером: убегание электронов порождает нестабильность, которая, в свою очередь, вызывает альфвеновские волны, предотвращая формирование лавин.

Чанг Лю, главный исследователь PPPL и ведущий автор статьи, подчеркнул:

Эти открытия предоставляют подробное объяснение альфвеновских волн и их влияния на убегающие электроны в термоядерных реакторах. Результаты исследования устанавливают четкую связь между этими явлениями и возникновением проблем с убегающими электронами.

Ученые разработали теорию, объясняющую цикличность этих взаимодействий. Эксперименты в Национальной термоядерной установке DIII-D, эксплуатируемой General Atomics под эгидой Министерства энергетики, подтвердили результаты этой теории, и она была успешно протестирована на суперкомпьютере Summit в Национальной лаборатории Ок-Ридж.

Феликс Парра Диас, руководитель теоретического отдела PPPL, подчеркнул, что:

Работа Чанга Лю показывает, что уровень убегающих электронов может быть контролирован путем нестабильности, вызванной этими же электронами. Его исследование открывает путь к созданию токамаков, которые естественным образом снижают повреждения от убегающих электронов благодаря внутренней нестабильности.

Проблемы с убегающими электронами возникают при резком снижении температуры в миллионах градусов, необходимой для запуска термоядерных реакций. Эти убегающие электроны, называемые "термическими закалками", могут порождать разрушительные лавины, подобные землетрясениям. Стабилизация этого процесса имеет первостепенное значение для токамаков, предназначенных для воссоздания термоядерных реакций.

Этот новый подход имеет потенциал стать значимым в развитии международного токамака ИТЭР, который строится во Франции с целью демонстрации практичности термоядерной энергии, и может быть важным шагом в создании термоядерных электростанций.

Чанг Лю заключает:

Наши результаты формируют основу для разработки новых стратегий по борьбе с убегающими электронами. В настоящее время планируются дополнительные эксперименты, в ходе которых все три исследовательских центра будут работать над дальнейшими разработками на основе обнаруженных результатов.

Читайте также

В МАИ создали передовой двигатель для малой авиации

В МАИ создали передовой двигатель для малой авиации

Ультразвуковая обработка вдвое повышает прочность металла

Ультразвуковая обработка вдвое повышает прочность металла

В Китае представили четырёхметрового робота Neo1, способного поднимать до 500 кг

В Китае представили четырёхметрового робота Neo1, способного поднимать до 500 кг

Учёные создали жидкость с памятью — она может стать «мозгом» роботов без электроники

Учёные создали жидкость с памятью — она может стать «мозгом» роботов без электроники

Япония меняет пластиковую упаковку для еды на древесные пластины

Япония меняет пластиковую упаковку для еды на древесные пластины

Новый титановый сплав для авиадвигателей выдерживает 650 градусов

Новый титановый сплав для авиадвигателей выдерживает 650 градусов

Двухместный самолет из углепластика создают в Санкт-Петербурге

Двухместный самолет из углепластика создают в Санкт-Петербурге

Старым смартфонам нашли новое применение — теперь они становятся мозгом двуногих роботов

Старым смартфонам нашли новое применение — теперь они становятся мозгом двуногих роботов

Почему невозможно создать абсолютно точную карту Земли, Луны или Марса?

Почему невозможно создать абсолютно точную карту Земли, Луны или Марса?

Обзор iPhone 18 Pro Max: Apple A20 Pro, переменная диафрагма и лучшая автономность в истории серии

Обзор iPhone 18 Pro Max: Apple A20 Pro, переменная диафрагма и лучшая автономность в истории серии

Оптические иллюзии Парфенона оказались мифом

Оптические иллюзии Парфенона оказались мифом

Что происходит с физикой, когда вы прыгаете в вагоне поезда?

Что происходит с физикой, когда вы прыгаете в вагоне поезда?

Логические игры помогают дошкольникам развивать самоконтроль

Логические игры помогают дошкольникам развивать самоконтроль

Обсерватория «АРКА-М» изучит Солнце и спрогнозирует космическую погоду

Обсерватория «АРКА-М» изучит Солнце и спрогнозирует космическую погоду

Ученые выяснили, куда смотрят дети и взрослые при чтении

Ученые выяснили, куда смотрят дети и взрослые при чтении

Когда Starship полетит на Марс? SpaceX может отправить корабль к Красной планете не раньше 2028 года

Когда Starship полетит на Марс? SpaceX может отправить корабль к Красной планете не раньше 2028 года