Наука Прорив у фізиці: Сонце у мініатюрі на Землі дасть безмежну енергію
Фізики експериментально довели, що певний тип плазмової нестабільності може фактично покращити роботу термоядерних реакторів.
Як з’ясували фізики, нестабільність, яка, як вважалося, руйнує термоядерний синтез, насправді може сприяти його покращенню. Це, у свою чергу, може дати змогу досягти тривалого та стабільного синтезу, завдяки якому можна отримати практично необмежену енергію. Дослідження опубліковано в журналі Physical Review Letters, пише ScienceAlert.
Фізики вже давно намагаються досягти тривалого та стабільного термоядерного синтезу, який допоможе постійно отримувати величезну кількість термоядерної енергії. Ця чиста й практично безмежна енергія може назавжди позбавити людство залежності від викопного палива. Але вченим потрібно вирішити кілька важливих проблем, перш ніж вони зможуть отримати стабільну термоядерну енергію у великих масштабах.
Відео дня
Наразі багато експериментів із термоядерним синтезом проводяться в експериментальних термоядерних реакторах типу токамак (тороїдальна камера з магнітними котушками). По суті, цей реактор є Сонцем у мініатюрі, адже ядерний синтез водню в ядрі нашої зірки призводить до виділення величезної кількості енергії, завдяки якій існує Сонце. Те саме фізики хочуть досягти й на Землі.
У токамаку за допомогою магнітних полів утримується та нагрівається плазма до температури 150 мільйонів градусів Цельсія, а це приблизно в 10 разів більше, ніж температура в ядрі Сонця. У результаті нагрівання плазми відбувається термоядерний синтез важких ізотопів водню (трітію або дейтерію). У підсумку виділяється енергія.
Однією з найважливіших проблем під час запуску термоядерного синтезу є турбулентність у цій гарячій плазмі, через яку вона втрачає тепло. Автори нового дослідження за допомогою найбільшого токамака в Північній Америці DIII-D (розташованого в Сан-Дієго, США) експериментально довели, що певний тип плазмової нестабільності може фактично покращити роботу термоядерних реакторів. Вчені довели, що електричні струми, Альфвенівськими власними модами (коливання в плазмі, утримуваній магнітним полем) або плазмовими хвилями, можуть зупиняти турбулентність у гарячій плазмі всередині токамака.
Раніше вважалося, що ці плазмові хвилі є перешкодою для роботи термоядерних реакторів, оскільки вони можуть погіршувати утримання плазми. Але виявилося, що за певних умов турбулентність пригнічується, температура плазми зростає, що створює більш сприятливі умови для термоядерного синтезу. Завдяки тому, що більше тепла залишається в плазмі, потенціал синтезу зростає, а отже, підвищується можливість підтримувати його протягом тривалого часу, зазначають фізики.
Результати дослідження показали, що нестабільність, яка, як вважалося, руйнує термоядерний синтез, насправді може сприяти його вдосконаленню. Тепер вчені мають намір застосувати отримані результати під час подальших експериментів із термоядерним синтезом. Таким чином фізики стали на крок ближче до отримання безмежної енергії.
Інші новини науки
- Дослідники знайшли потенційний спосіб ефективнішого отримання термоядерної енергії.
- Вчені розгадали 20-річну загадку одного з найпотужніших вибухів у Всесвіті, який, здавалося, порушує закони фізики.