Фізики PPPL запропонували нагрівати плазму перед стисканням — ScienceDaily
У США фізики Принстонської лабораторії фізики плазми Міністерства енергетики США (PPPL) розрахували потенційно ефективніший шлях до термоядерного запалювання: спершу нагрівати плазму, а вже потім підвищувати її густину. Така послідовність може потребувати істотно менше енергії, ніж підходи, що передбачають початкове стискання плазми, повідомляє ScienceDaily.
Роботу Луїса Дельгадо-Апарісіо, Масаюкі Оно та Джонатана Менарда опублікували в журналі Physical Review Letters. Дослідники розширили критерій Лоусона — математичну умову, яка описує, чи може плазма достатньо довго залишатися гарячою й щільною для підтримання термоядерної реакції без додаткового зовнішнього нагрівання.
Додаткові чинники для запалювання
У новій моделі вчені врахували чотири процеси, які можуть впливати на досягнення та підтримання запалювання: накопичення гелію як продукту реакції, потрапляння домішок із внутрішнього покриття реактора, синхротронне випромінювання електронів у магнітних полях і втрати тепла з плазми.
Більше актуальних новин читайте у Telegram-каналі UA.News.
Автори проаналізували так звану сідловину Кордея — ділянку на межі між плазмою, що потребує зовнішнього підігріву, та плазмою, здатною підтримувати реакцію власним теплом. Для оцінки вони використали коефіцієнт Q, який порівнює потужність термоядерних реакцій із потужністю зовнішнього нагрівання. В ідеалізованій плазмі з чистим паливом ця ділянка відповідає приблизно Q = 5, однак домішки та сильні магнітні поля можуть підвищувати потрібне значення.
Вплив вольфраму та наступні перевірки
За розрахунками команди, домішка вольфраму в концентрації одна частина на 10 тисяч може приблизно вдвічі підвищити тиск, необхідний для запалювання. Вольфрам використовують для внутрішніх стінок більш ніж десятка термоядерних установок нового покоління через його стійкість до високих температур, але його потрапляння у плазму може ускладнити роботу реактора.
Дослідження є теоретичним: запропонований підхід ще не перевіряли експериментально. Команда PPPL планує вивчати його за допомогою комп’ютерного моделювання. Висновки можуть бути застосовними під час проєктування токамаків і стелараторів, де плазму утримують сильними магнітними полями.
