Научный коллектив из Техасского университета в Остине, Лос-Аламосской национальной лаборатории и компании Type One Energy Group достиг значительного прорыва, решив проблему, беспокоящую исследователей в области термоядерной энергии на протяжении семи десятилетий. Новый метод проектирования герметичных систем магнитного удержания позволяет сократить время разработки в десять раз по сравнению с текущими практиками.
Сложные задачи термоядерного синтеза
Технология ядерного синтеза открывает перспективы создания чистой и безвредной энергии, что делает её крайне актуальной в свете современных экологических проблем. Исследования в этой области идут уже несколько десятилетий, но недавние достижения, такие как демонстрация чистого прироста энергии на Национальной установке по воспламенению термоядерного топлива (NIF), свидетельствуют о значительном прогрессе.
Однако одной из ключевых задач является эффективное удержание высокоэнергетических частиц внутри реакторов. При экстремальных температурах, превышающих солнечные, альфа-частицы, образующиеся в результате термоядерных реакций, могут утекать из плазмы, что приводит к уменьшению её плотности и, как следствие, прекращению реакции синтеза. Для противодействия этому учёные разрабатывают новые системы удержания.
Новая теория на страже устойчивости
Инженеры применяют сложные системы магнитного удержания для предотвращения утечек альфа-частиц и защиты реакторов. Используя подходы современной теории симметрии, исследователи разработали метод, который позволяет в существенно более короткие сроки оценивать поведение плазмы и высокоэнергетических частиц.
Так, старые способы, основанные на законах Ньютона, требовали затратного вычислительного анализа и значительных временных ресурсов. Новый метод не только увеличивает скорость проектирования, но и поддерживает точность, что делает его применимым как для токамаков, так и для стеллараторов — двух популярных типов термоядерных реакторов.
Этот прорыв дает надежду на то, что в ближайшем будущем удастся создать системы, способные эффективно удерживать плазму, что является ключом к успешной реализации масштабного термоядерного синтеза.
