Помилка ціною в 30 років: вчені виявили, що неправильно розуміли фізику термоядерної плазми

Понад пів століття вчені намагаються домогтися контрольованої термоядерної реакції, що генерує енергію з синтезу атомних ядер під дією колосальної температури й тиску. Ця реакція створює набагато менше радіоактивних відходів, ніж поділ ядра, а багате на нейтрони водневе паливо порівняно легко отримати. Прогрес в цій галузі є, але терміни появи економічно вигідних термоядерних реакторів постійно відсуваються.

Цікаво Британці показали роботу термоядерного реактора зсередини: виняткове відео

У чому помилялися вчені

Управління плазмою є однією з проблем, яку намагаються подолати вчені. Плазма стає неконтрольованою при підвищенні щільності палива вище за певне значення.

• 34 роки тому експериментальним шляхом було сформульовано так звану "межу Грінвальда". 
• У 1988 році Мартін Грінвальд вивів граничний показник щільності палива залежно від внутрішнього радіуса токамака й обсягу електричного струму, що проходить через плазму.
• Увесь цей час межа Грінвальда вважалася законом, а тому розрахунки ефективності термоядерних реакторів будувалися на його основі.

Однак швейцарські вчені під час теоретичних і практичних досліджень прийшли до висновку, що розрахунки Грінвальда були хибними. Плазма здатна витримувати набагато більшу щільність палива при підвищенні потужності термоядерної реакції. Джерело пише, що максимально можлива щільність водневого палива може бути приблизно у два рази вища за межу Грінвальда.

Поки невідомо, як конкретно це вплине на роботу токамаків і взагалі на розвиток технологій термоядерної енергетики, але, на думку авторів статті, наслідки будуть дуже серйозними. Зокрема, термоядерними реакторами стане простіше управляти, а кількість отримуваної енергії зросте.

Досягти безпечних, життєздатних умов синтезу стає простіше. Можна запустити бажаний режим, щоб термоядерний реактор працював, як годиться,
– каже фізик Паоло Річчі з Федеральної політехнічної школи Лозанни.

Проєкт ITER

Відкриття, яке свідчить про те, що термоядерні реактори насправді працюють з набагато вищими густинами водневої плазми, вплине і на масштабний проєкт ITER, який у партнерстві багатьох країн світу зараз реалізується у Франції. Це міжнародний експериментальний термоядерний реактор, що наразі перебуває на стадії будівництва у місті Сен-Поль-ле-Дюранс. Термін завершення будівництва та початку використання зараз установлено на 2035 рік.

Учасниками договору є країни ЄС, Індія, Китай, Корея, Росія, США, Японія. До співпраці доєдналися також Австралія, Казахстан, Канада, Таїланд.

Будівельний майданчик проєкту ITER у 2018 році / Фото Oak Ridge National Laboratory