Ошибка ценой 30 лет: ученые обнаружили, что неправильно понимали физику термоядерной плазмы

Более полувека ученые пытаются добиться контролируемой термоядерной реакции, генерирующей энергию из синтеза атомных ядер под действием колоссальной температуры и давления. Эта реакция создает гораздо меньше радиоактивных отходов, чем разделение ядра, а богатое нейтронами водородное топливо относительно легко получить. Прогресс в этой области есть, но сроки появления экономически выгодных термоядерных реакторов постоянно отодвигаются все дальше в будущее.

Интересно Британцы показали работу термоядерного реактора изнутри: исключительное видео

В чем ошибались ученые

Управление плазмой является одной из проблем, которую пытаются преодолеть учёные. Плазма становится неконтролируемой при повышении плотности топлива выше определенного значения.

• 34 года назад экспериментальным путем была сформулирована так называемая "граница Гринвальда".
• В 1988 году Мартин Гринвальд вывел предельный показатель плотности топлива в зависимости от внутреннего радиуса токамака и объема электрического тока, проходящего через плазму.
• Все это время предел Гринвальда считался законом, поэтому расчеты эффективности термоядерных реакторов строились на его основе.

Однако швейцарские ученые в ходе теоретических и практических исследований пришли к выводу, что расчеты Гринвальда были ошибочными. Плазма способна выдерживать гораздо большую плотность топлива при повышении мощности термоядерной реакции. Источник пишет, что максимально возможная плотность водородного топлива может быть примерно в два раза выше предела Гринвальда.

Пока неизвестно, как именно это повлияет на работу токамаков и вообще на развитие технологий термоядерной энергетики, но, по мнению авторов статьи, последствия будут очень серьезными. В частности, термоядерными реакторами станет проще управлять, а количество получаемой энергии вырастет.

Достичь безопасных, жизнеспособных условий синтеза становится проще. Можно запустить желаемый режим, чтобы термоядерный реактор работал как следует,
– говорит физик Паоло Риччи из Федеральной политехнической школы Лозанны.

Проект ITER

Открытие, свидетельствующее, что термоядерные реакторы действительно работают с гораздо более высокими плотностями водородной плазмы, повлияет и на масштабный проект ITER, который в партнерстве многих стран мира сейчас реализуется во Франции. Это международный экспериментальный термоядерный реактор, который находится на стадии строительства в городе Сен-Поль-ле-Дюранс. Срок завершения строительства и начала использования установлен на 2035 год.

Участниками договора являются страны ЕС, Индия, Китай, Корея, Россия, США, Япония. К сотрудничеству присоединились Австралия, Казахстан, Канада, Таиланд.

Строительная площадка проекта ITER в 2018 году / Фото Oak Ridge National Laboratory