Новости

Вдвое горячее Солнца: появились новые успехи в производстве термоядерной энергии

Новимир Паблант с компьютерной моделью магнитных катушек W7-X и плазмы.

Недавно ученые из Института физики плазмы Макса Планка (IPP) и Принстонской лабораторией физики плазмы Министерства энергетики США (PPPL), показали, что самый большой стелларатор Wendelstein 7-X (W7-X) в Грайфсвальде, Германия, может удержать вдвое большую температуру, чем у солнечного ядра.

Исследование опубликовано в Nature, коротко о нем рассказывается на сайте PPPL.

Стелларатор — устройство для получения термоядерной энергии. Долгое время оно было в тени изобретенного в СССР токамака. Ведь у стелларатора высокая утечка сверхвысокого тепла во время термоядерного синтеза.

Безуглеродное топливо

Контролируемая термоядерная реакция — неисчерпаемый источник огромного количества безопасной, чистой, безуглеродной энергии. С ее помощью можно создавать электричество и отказаться от ископаемого топлива.

Чтобы получить энергию, ученые стремятся удержать в стеллараторе плазму — горячее заряженное состояние материи, которое представляет собой свободные электроны и ядра атомов либо ионы. Плазма составляет 99% видимой Вселенной.

Под руководством основателя PPPL Лимана Шпитцера первый стелларатор создали в 1950-ые. Это устройство более устойчиво к срыву плазмы, чем токамак, но гораздо сложнее по конструкции и хуже удерживает тепло.

В 2015 оптимизированный W7-X произвел свою первую плазму. Целью проекта было показать, что использовать модифицированные стеллараторы целесообразно. Несколько приборов (XICS, CXRS) зафиксировали температуру горячих ионов, которая не могла появиться без резкого снижения неоклассического транспорта.

В чем причина неоклассического транспорта — процесса, ухудшающего эффективность стелларатора? Из-за частых столкновений нагретые частицы выбиваются со своих орбит, пока вращаются вокруг ограничивающих линий магнитного поля.

Новый инструмент

Диагностический инструмент XICS создали под руководством физиков Новамира Пабланта и Андреаса Лангенберга. Это главный индикатор резкого снижения потери тепла путем неоклассического транспорта. Этот тип теплопотерь всегда был выше у стеллараторов. 

Согласно последним отчетам в Nature, ученые значительно снизили теплопотери из-за неоклассического транспорта.

«Без XICS мы вряд ли подобрали бы подходящий режим удержания плазмы, — сказал Роберт Вольф, руководитель отдела эксплуатации W7-X и соавтор статьи. — Нам хотели легко измерять температуру ионов, это было чрезвычайно важно».

«Но уменьшение неоклассического транспорта еще не все, что нужно сделать. Кроме этого есть много задач, в том числе уменьшение турбулентного транспорта», – говорит Паблант.

W7-X снова откроется в 2022 после трех лет модернизации. У него будет новая водная охлаждающая система. Благодаря этому эксперименты по термоядерному синтезу смогут проводиться дольше. Улучшенный W7-X станет следующим шагом к электростанциям.

Премьера нового фильма из цикла «Большой Скачок» в День российской науки

В России разработали уникальную схему для термоядерных реакторов нового поколения

Читайте также
Ученый объяснил происхождение теней погибших в Хиросиме
Ученый объяснил происхождение теней погибших в Хиросиме
Ядерные тени служат жутким напоминанием о последствиях использования атомного оружия.
Блогер поспорил с физиком на $10 000, что ветряная машина может двигаться вдвое быстрее, чем дует ветер, и выиграл пари
Блогер поспорил с физиком на $10 000, что ветряная машина может двигаться вдвое быстрее, чем дует ветер, и выиграл пари
C гравицапой пепелац может в любую точку Вселенной за пять секунд долететь!
Нобелевскую премию по физике получил выдающийся автор безумных идей
Нобелевскую премию по физике получил выдающийся автор безумных идей
Загадочные черные дыры Вселенной заслужили Нобелевскую премию по физике в 2020 году.