Физики сжали термоядерное топливо до давления, сопоставимого с давлением в недрах Земли

Американские ученые впервые сжали термоядерное топливо внутри работающего реактора до давления в 1,6 млрд паскаль, что сопоставимо с давлением в глубинных слоях коры Земли. Это достижение ускорит разработку компактных термоядерных реакторов, способных выйти в энергетический «плюс», сообщила пресс-служба компании Zap Energy.

«Появление у нас способности одновременно и независимым образом управлять ускорением и сжатием плазмы дает нам новые возможности по управлению физическими процессами внутри реактора, а также новые пути по наращиванию плотности плазмы. В прошлом, мы использовали для этого два, а не три электрода, которые хорошо нагревают плазму, но не позволяли сжать ее до запланированного уровня», — пояснил руководитель отдела экспериментальной физики Zap Energy Колин Адамс, чьи слова приводит пресс-служба компании.

Адамс и его коллеги уже много лет работают над созданием альтернативных систем разогрева плазмы в термоядерных реакторах, чья работа основывается на так называемом «пинч-эффекте». Под этим словом физики понимают самопроизвольное сжатие тонкого шнура из плазмы под действием магнитных полей, которые возникают при движении сильного электрического тока через этот набор заряженных частиц.

Ученые уже много десятилетий пытаются приспособить этот феномен, возникающий в природе во время мощных разрядов молний, для разогрева водородного топлива в термоядерных реакторах. До настоящего времени этому мешало то, что полученная подобным образом плазма живет очень недолго и нагревается до относительно низких температур из-за быстро растущей нестабильности. Год назад физикам из Zap Energy удалось решить эту проблему, создав внутри плазменного шнура несколько потоков материи, движущихся с разной скоростью.

Решив проблему с нагревом плазмы, специалисты стартапа принялись за решение еще одной проблемы, мешающей термоядерным реакторам выходить в энергетический «плюс» — низкое давление и плотность плазмы, от которых напрямую зависит частота взаимодействий между частицами внутри реактора. Адамсу и его коллегам удалось радикально улучшить эти показатели благодаря полной перестройке системы электродов, при помощи которых разогревается плазма внутри реактора.

В прошлом, американские физики использовали для этих целей два электрода, при помощи которых плазма одновременно стабилизировалась и сжималась. Использование трех электродов позволило ученым улучшить контроль над плазмой и добиться ее сжатия до давления в 1,6 млрд паскаль, а также повысить плотность электронов в плазме до рекордной отметки в три триллиона триллионов частиц на кубический метр (10 в 24 степени частиц). Эти показатели, как предполагают ученые, можно будет дополнительно нарастить в будущем, что приблизит компактные реакторы на базе «пинч-эффекта» к выходу в энергетический плюс.