Токамаки можуть змушувати атоми зливатися, виділяючи при цьому енергію

Як зазначає Томас Джарбо з Вашингтонського університету (США), принцип, на якому засновані токамаки і споруджуваний у Франції ITER, працює: токамаки і справді можуть змушувати атоми зливатися, виділяючи при цьому енергію. «Так, метод працює, — пояснює вчений, — але він дуже неефективний. По суті, це створює велику проблему з магнітним утриманням [плазми]».

Не можна сказати, щоб про це не говорили: сучасний керований термоядерний синтез схожий на забивання цвяхів мікроскопом. Всі були б раді вганяти їх молотками, але таких молотків поки не винайшли, тому енергії на підтримання керованого синтезу витрачається більше, ніж вдається отримати.

Експериментальна установка Вашингтонського університету. Вона дійсно невелика; зазвичай пристрою утримання плазми не настільки компактні. (Тут і нижче ілюстрації T. Jarboe / Univ. of Washington.)

Ось уже два десятиліття р-н Джарбо працює над концепцією альтернативної утримання плазми при термоядерному синтезі — спіральному упорскуванні. Підхід заснований на спиральности магнітного поля в плазмі, яка знаходиться всередині пристрою уприскування (наприклад, типу сферомака). Спіралі в плазмі створюють асиметричні струми, що генерують потрібні електричні і магнітні поля, які, з одного боку, нагрівають, а з іншого — утримують (без зовнішнього магнітного поля) вміст спіральних рукавів. Проблема в тому, що це, хоча і вимагає менше енергії, створює нестабільність в утриманні плазми: ув’язнена в магнітну «пляшку» з нестабільними «стінками», із-за випадкових коливань вона може перестати утримуватися, перервавши реакцію злиття ядер.

На відміну від традиційного для сферомаков підходу, новий метод, реалізований групою Томаса Джарбо, використовує асиметричне полі, так що плазма не повинна бути нестабільною, щоб створювати струм. «Ми показали, що в стані підтримувати стабільну рівновагу і контролювати плазму, а це значить, що “пляшка” [магнітного поля] може утримувати більше плазми», — коментує останні успіхи р-н Джарбо.

Утримання плазми здійснюється за допомогою внутрішніх магнітних спіралеподібних структур, що утворюються в самій плазмі.

Дослідники використовували те, що вони називають накладеним динамо-струмовим приводом. Пристрій має дві котушки для генерування змінного струму на кожній із сторін центрального ядра апарату. Постійне застосування мінливого напрямки виникнення струму знімає проблему підтримки стабільності. Але повного використання потенціалу нового методу утримання плазми перешкоджає те, що установка, створена у Вашингтонському університеті, просто мала, тому частина плазми змушена викидатися у вигляді газу. Для демонстрації енергоефективності методу це годиться, а щоб підтримувати скільки-небудь масштабний термоядерний синтез, в найближчому майбутньому фізики скомбинируют пристрій з більш великим реактором.

Відповідне дослідження було представлено на 24-й щорічній Конференції з термоядерної енергії, що проводилася Міжнародною асоціацією атомної енергії 8-11 жовтня в Сан-Дієго (США).

Підготовлено за матеріалами Вашингтонського університету.

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *