Ученые из Принстонского центра физики плазмы им. Макса Планка в Нью-Джерси (США) разработали более простую конструкцию стелларатора – одного из наиболее перспективных типов ядерных термоядерных реакторов. Об этом сообщает интернет-издание Freethink. Перевод основных положений публикации представлен изданием discover24.ru.

Хотя экспериментальные термоядерные реакторы существуют с 1950-х годов, ученые не смогли создать конструкции, способной устойчиво и эффективно производить энергию. На пути управляемого термоядерного синтеза встали сложные технологические проблемы, а имеющиеся на сегодня реакторы так и застряли на стадии прототипов.

Однако сейчас Майкл Зарнсторфф, главный научный сотрудник Принстонского исследовательского центра физики плазмы им. Макса Планка в Нью-Джерси, и его коллеги представили значительно более простую конструкцию стелларатора – одного из наиболее перспективных типов ядерных термоядерных реакторов.

Термоядерные реакторы генерируют энергию, сталкивая или сплавляя два атомных ядра с образованием одного или нескольких более тяжелых ядер. Этот процесс может высвободить огромное количество энергии. Но добиться слияния сложно – для этого требуется нагреть водородную плазму до температуры более 100 000 000 °C. Неудивительно, что со столь сверхгорячей плазмой трудно работать, и она способна повредить дорогостоящее оборудование реактора.

Стеллараторы – это устройства, которые используют внешние магниты для управления и равномерного распределения горячей плазмы, «закручивая» ее поток определенным образом. Для этого стеллараторы оснащены сложной серией электромагнитных катушек, которые создают оптимальное магнитное поле внутри устройства.

«Витые катушки – самая дорогая и сложная часть стелларатора, и они должны быть изготовлены с очень большой точностью в очень сложной форме», – поясняет физик Пер Хеландер, глава отдела теории стеллараторов в Принстонской лаборатории физики плазмы.

Новая конструкция предлагает более простой подход за счет использования постоянных магнитов, магнитное поле которых создается внутренней структурой самого материала. Зарнсторфф и его коллеги представили обоснование, что постоянные магниты из неодима и бора могут быть произведены достаточно мощными, чтобы потенциально помочь контролировать плазму в стеллараторах.

«Концептуальный дизайн сочетает в себе более простые кольцеобразные сверхпроводящие катушки с блинообразными магнитами, прикрепленными снаружи вакуумного сосуда с плазмой. Подобно магнитам на холодильнике, которые прилипают только с одной стороны, они будут создавать свое магнитное поле в основном внутри сосуда», – сказано в статье исследователей, опубликованной в журнале Nature.

Теоретически использование постоянных магнитов на стеллараторах сделает их проще и доступнее. Но исследователи отметили несколько недостатков, таких как «ограничения по напряженности поля, невозможность настройки и возможность размагничивания».

В любом случае, коммерческая энергия ядерного синтеза не будет доступна в ближайшее время. Но, помимо новой идеи для конструкции стелларатора, в последние годы осуществились некоторые другие интересные разработки. Одним из наиболее примечательных примеров является Международный термоядерный экспериментальный реактор (ИТЭР).

В прошлом году ИТЭР объявил, что надеется завершить строительство крупнейшего в мире термоядерного реактора по типу токамака к 2025 году. Цель проекта – доказать, что коммерческий ядерный синтез возможен, продемонстрировав, что реактор может производить больше энергии, чем потребляет.

Достижение устойчивой термоядерной энергии на Земле еще долго останется грандиозной научной задачей с неопределенным будущим. Более того, некоторые ученые задаются вопросом, действительно ли этот источник энергии настолько чист, доступен и безопасен, как утверждается. Но продвижение в понимании конструкции ядерных термоядерных реакторов, подобное описанному в новой статье, может помочь заметно ускорить процесс их разработки.

Вам может понравиться

Российские ученые создали хлеб, который помогает бороться со стрессом

Ученые ЮУрГУ и Уральского федерального университета в рамках реализации программы “Приоритет 2030” получили патент на создании функциональных хлебобулочных изделий. Главная особенность изобретения заключается в его возможности влиять на состояние человека.

В США создали недорогую технологию трубных фильтров для улавливания углерода

Исследователи из Калифорнийского университета в Беркли разработали дешевую и энергоэффективную технологию улавливания углерода, которую со временем можно будет применять ко всему – от заводских дымовых труб до автомобильных выхлопов. Об

В Китае научились получать метан из выбросов углекислого газа

Исследовательская группа Университета Сучжоу в КНР разработала простую методику создания катализаторов на основе медно-кобальтовых сплавов, которые обеспечивают эффективное выделение метана в электрокаталитическом восстановлении диоксида углерода. Об этом сообщает портал Eurekalert.
Погода в России: