Logo
Cover

Будущие термоядерные реакции в токамаках могут давать значительно больше энергии, чем считалось прежде. К такому неожиданному выводу пришли швейцарские ученые, обнаружившие, что один из постулатов, на основе которого строились расчеты эффективности реакторов, оказался ошибочным. Группа физиков установила, что максимально возможная плотность водородного топлива может быть примерно в два раза выше «предела Гринвальда» — показателя, выведенного экспериментальным путем более 30 лет назад.

Открытие, свидетельствующее о том, что термоядерные реакторы на самом деле работают с намного более высокими плотностями водородной плазмы, повлияет и на масштабный проект ITER, который постепенно обретает материальное воплощение во Франции, и на его последователя DEMO, заявил физик Паоло Риччи из Федеральной политехнической школы Лозанны, один из авторов статьи, вышедшей в журнале Physical Review Letters.

Свыше полувека ученые пытаются добиться контролируемой термоядерной реакции, генерирующей энергию из синтеза атомных ядер под действием колоссальной температуры и давления. Эта реакция создает намного меньше радиоактивных отходов, чем деление ядра, а богатое нейтронами водородное топливо относительно легко получить. Прогресс в этой области имеется, но сроки появления экономически выгодных термоядерных реакторов все время отодвигаются в будущее на 10 лет и более.

Одна из проблем, которую решают ученые, — управление плазмой, которая становится неконтролируемой при повышении плотности топлива выше определенного значения, пишет Life Science. В 1988 году Мартин Гринвальд экспериментальным путем вывел предельный показатель плотности в зависимости от внутреннего радиуса токамака и объема электрического тока, проходящего через плазму. На протяжении более 30 лет этот предел считался законом. В частности, он лежит в основе расчетов проекта ITER.

Однако швейцарские ученые в ходе теоретических и практических исследований пришли к выводу, что плазма может выдерживать намного большую плотность топлива при повышении мощности термоядерной реакции. Пока неизвестно, как это повлияет на работу токамаков, но, по мнению авторов статьи, последствия будут серьезными. В частности, термоядерными реакторами станет проще управлять.

«Достигнуть безопасных, жизнеспособных условий синтеза становится проще, — сказал Риччи. — Можно запустить желаемый режим, чтобы термоядерный реактор работал как положено».

Сотрудники того же вуза в Лозанне вместе с разработчиками передового ИИ из DeepMind научили алгоритм управлять раскаленной материей внутри термоядерного реактора. Прорывная технология поможет ученым лучше понять физику синтеза и приблизить наступление эры чистой и дешевой электроэнергии.