Термоядерный синтез считается перспективным источником чистой и устойчивой энергии. Для достижения оптимальных условий дейтерий-тритиевого синтеза топливо необходимо нагреть примерно до 13 кэВ. При таких температурах количество производимой энергии термоядерного синтеза увеличивается пропорционально квадрату плотности плазмы. Несмотря на это преимущество, эксперименты на токамаках долгое время были ограничены верхним пределом плотности. При превышении этого предела плазма часто становится нестабильной, что препятствует росту эффективности термоядерного синтеза.

Эксперимент, проведенный сотрудниками токамака EAST, впервые подтвердил эту гипотезу. Тщательно контролируя начальное давление топливного газа, они применили нагрев электронным циклотронным резонансом во время фазы запуска каждого разряда. Эта стратегия позволила с самого начала оптимизировать взаимодействие плазмы со стенками. В результате значительно уменьшилось накопление примесей и потери энергии, что позволило неуклонно увеличивать плотность плазмы к концу запуска. В этих условиях EAST успешно перешел в режим «неограниченной плотности», в котором стабильная работа поддерживалась даже при плотностях, значительно превышающих эмпирические пределы.

Экспериментальные результаты позволят ученым лучше понять, как преодолеть давний барьер плотности в работе токамаков, сообщает Science Daily.

«Полученные результаты указывают на практический и масштабируемый путь расширения пределов плотности в токамаках и термоядерных установках следующего поколения на основе горящей плазмы», — сказал профессор Чжу Пин из Хуачжунского университета науки и технологий, руководитель исследования.

В ближайшем будущем команда EAST планирует применить тот же подход во время работы в условиях высокого удержания плазмы с целью достижения режима «неограниченной плотности» в условиях высокопроизводительной плазмы.

В ходе недавнего эксперимента американский стартап Zap Energy зарегистрировал в плазме высокое давление, сопоставимое по силе с давлением глубоко под земной корой. Этот результат — самый высокий на сегодня показатель давления в области Z-пинча и важный этап на пути к экономически выгодной термоядерной энергии.