Физики PPPL предложили нагревать плазму перед сжатием — ScienceDaily
В США физики Принстонской лаборатории физики плазмы Министерства энергетики США (PPPL) рассчитали потенциально более эффективный путь к термоядерному зажиганию: сначала нагревать плазму, а затем повышать ее плотность. Такая последовательность может потребовать существенно меньше энергии, чем подходы, предполагающие первоначальное сжатие плазмы, сообщает ScienceDaily.
Работа Луиса Дельгадо-Апарисио, Масаюки Оно и Джонатана Менарда опубликована в журнале Physical Review Letters. Исследователи расширили критерий Лоусона — математическое условие, описывающее, может ли плазма достаточно долго оставаться горячей и плотной для поддержания термоядерной реакции без дополнительного внешнего нагрева.
Дополнительные факторы для зажигания
В новой модели ученые учли четыре процесса, которые могут влиять на достижение и поддержание зажигания: накопление гелия как продукта реакции, попадание примесей из внутреннего покрытия реактора, синхротронное излучение электронов в магнитных полях и потери тепла из плазмы.
Больше актуальных новостей — в Telegram-канале UA.News Telegram.
Авторы проанализировали так называемую седловину Кордея — область на границе между плазмой, нуждающейся во внешнем подогреве, и плазмой, способной поддерживать реакцию собственным теплом. Для оценки они использовали коэффициент Q, который сравнивает мощность термоядерных реакций с мощностью внешнего нагрева. В идеализированной плазме с чистым топливом эта область соответствует примерно Q = 5, однако примеси и сильные магнитные поля могут повышать требуемое значение.
Влияние вольфрама и последующие проверки
Согласно расчетам команды, примесь вольфрама в концентрации одна часть на 10 тысяч может примерно вдвое повысить давление, необходимое для зажигания. Вольфрам используют для внутренних стенок более чем десятка термоядерных установок нового поколения из-за его устойчивости к высоким температурам, но его попадание в плазму может осложнить работу реактора.
Исследование является теоретическим: предложенный подход еще не проверяли экспериментально. Команда PPPL планирует изучать его с помощью компьютерного моделирования. Выводы могут быть применимы при проектировании токамаков и стеллараторов, где плазма удерживается сильными магнитными полями.
