Ученые решили 70-летнюю проблему термоядерного синтеза

 Представлен инновационный метод, который упрощает проектирование магнитных систем для термоядерных реакторов, сокращая время разработки в 10 раз. Рассказываем, что придумали специалисты.
 Предсказанные движения сотен частиц в термоядерном реакторе.Источник: University of Texas

Ученые из Техасского университета вместе с коллегами сделали значительный шаг вперед в разработке надежного метода получения энергии термоядерного синтеза. Специалисты приблизили человечество к дешевому, доступному и экологически чистому источнику энергии, пишет Phys.org.

Одна из крупнейших сложностей, ограничивающая прогресс в термоядерной энергетике, заключалась в способности удержать горячие высокоэнергетические частицы внутри реактора. Если альфа-частицы проникают сквозь стенки реактора, температура и плотность плазмы становятся недостаточными для поддерживания стабильной реакции синтеза. Для предотвращения утечки частиц инженеры создают сложные системы магнитного удержания, но иногда возникают дефекты в полях, выявление и устранение которых требуют значительных временных затрат и мощностей суперкомпьютеров.

В новой работе ученые представили инновационный подход, позволяющий сократить затраты времени на проектирование герметичных магнитных систем примерно в 10 раз по сравнению с традиционными методами с сохранением высокой точности расчетов. Это решение имеет особое значение для конструкции, известной как стелларатор, разработанной еще в середине XX века.

 Стелларатор HSX.Источник: HSX Team

«Особенно вдохновляет тот факт, что нам удалось решить проблему, над которой наука билась почти 70 лет. Мы совершили настоящую смену парадигмы в подходе к проектированию термоядерных реакторов», — комментирует Джош Берби, доцент кафедры физики в Техасском университете.

Принцип функционирования стелларатора основывается на внешних электромагнитных катушках, создающих силовые линии магнитного поля. Они формируют своеобразную «магнитную бутылку», предотвращающую выход плазмы и высокоскоростных частиц наружу. Чтобы упростить и ускорить процесс разработки, ученые ранее использовали упрощенные модели теории возмущений, которые давали приближенный результат, но имели значительные погрешности. Предложенный командой Берби метод применяет теорию симметрий, позволяя находить точное положение дыр в магнитном поле без существенных потерь точности и скорости расчета.

По словам ученых, новый подход важен не только для стелларатора. Он может оказать влияние на проекты другого популярного вида термоядерных установок — токамаков, где аналогичные проблемы возникают с «убегающими» электронами высокой энергии, повреждающими стенки реактора.

Ранее стало известно, что США испытают «термоядерное одеяло» для производства энергии, подобной солнечной. Подробнее об этом написано в другом материале Hi-Tech Mail.