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 МГУ научились предсказывать разрушение вертолетных лопастей

В МГУ научились предсказывать разрушение вертолетных лопастей

Виртуальный мозг мухи научили торговать криптовалютой

Виртуальный мозг мухи научили торговать криптовалютой

Почему роботы умеют делать сальто, но до сих пор не могут нормально сложить рубашку

Почему роботы умеют делать сальто, но до сих пор не могут нормально сложить рубашку

Создан фотонный сенсор, способный самостоятельно обрабатывать свет

Создан фотонный сенсор, способный самостоятельно обрабатывать свет

25 ведущих математиков мира предупредили об опасности гонки ИИ за сложными доказательствами

25 ведущих математиков мира предупредили об опасности гонки ИИ за сложными доказательствами

Глава Anthropic призвал мир замедлить гонку искусственного интеллекта

Глава Anthropic призвал мир замедлить гонку искусственного интеллекта

Ученые научились программировать свойства фильтров из природного сырья

Ученые научились программировать свойства фильтров из природного сырья

В США создали квантовый датчик, потребляющий всего 5 милливатт

В США создали квантовый датчик, потребляющий всего 5 милливатт

Состоялся запуск новейшего космического телескопа NASA

Состоялся запуск новейшего космического телескопа NASA

20 лет назад Плутон перестал быть планетой — почему с этим до сих пор не все согласны?

20 лет назад Плутон перестал быть планетой — почему с этим до сих пор не все согласны?

15 технологий древности, которыми человечество пользуется до сих пор

15 технологий древности, которыми человечество пользуется до сих пор

Семь самых больших машин в истории: гиганты весом в тысячи тонн и длиной в километры

Семь самых больших машин в истории: гиганты весом в тысячи тонн и длиной в километры

«Розовый шум» во время сна усиливает очистку мозга: новое исследование MIT

«Розовый шум» во время сна усиливает очистку мозга: новое исследование MIT

Травля медведей была привезена в Англию норманнами

Травля медведей была привезена в Англию норманнами

Китовая акула проплыла 54 700 км за 10 лет

Китовая акула проплыла 54 700 км за 10 лет

Эволюция – не слепой случай: ученые обнаружили скрытый «компас» в геноме

Эволюция – не слепой случай: ученые обнаружили скрытый «компас» в геноме