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

Gemini во время тестирования взломала системы трех реальных компаний

Gemini во время тестирования взломала системы трех реальных компаний

Ученые ТПУ превратили пластиковый мусор в ценные сорбенты

Ученые ТПУ превратили пластиковый мусор в ценные сорбенты

Исследователи с помощью Claude взломали OpenAI и добрались до внутреннего GitHub

Исследователи с помощью Claude взломали OpenAI и добрались до внутреннего GitHub

Китай показал проект нового термоядерного реактора HL-4 с магнитным полем 25 Тесла

Китай показал проект нового термоядерного реактора HL-4 с магнитным полем 25 Тесла

OpenAI раскрыла шесть случаев необычного поведения ИИ — одна модель переписала инструкции для самой себя

OpenAI раскрыла шесть случаев необычного поведения ИИ — одна модель переписала инструкции для самой себя

Ученые МИСИС создали сверхпрочный алюминиевый сплав для 3D-печати

Ученые МИСИС создали сверхпрочный алюминиевый сплав для 3D-печати

В Китае научились подавлять опасные колебания на солнечной электростанции мощностью 500 МВт

В Китае научились подавлять опасные колебания на солнечной электростанции мощностью 500 МВт

В MIT создали наноустройство, которое имитирует работу нейронов с помощью механической памяти

В MIT создали наноустройство, которое имитирует работу нейронов с помощью механической памяти

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?

Состоялся запуск новейшего космического телескопа NASA

Состоялся запуск новейшего космического телескопа NASA

Пять медицинских роботов, которые уже меняют работу больниц прямо сейчас

Пять медицинских роботов, которые уже меняют работу больниц прямо сейчас

Британский визионер хочет запустить максимально дешевую миссию к Альфа Центавра

Британский визионер хочет запустить максимально дешевую миссию к Альфа Центавра

Математик улучшил алгоритм поиска кратчайших путей спустя почти 30 лет

Математик улучшил алгоритм поиска кратчайших путей спустя почти 30 лет

Квантовая теория не позволяет рациональным наблюдателям «согласиться не соглашаться»

Квантовая теория не позволяет рациональным наблюдателям «согласиться не соглашаться»

Осеннее равноденствие наступит 23 сентября, но день и ночь не будут равны

Осеннее равноденствие наступит 23 сентября, но день и ночь не будут равны

Физик допустила возможность передачи информации между параллельными мирами

Физик допустила возможность передачи информации между параллельными мирами