Китайские физики стабилизировали работу токамака EAST при сверхвысокой плотности плазмы

Китайские физики впервые реализовали на токамаке EAST новый подход для разогрева плазмы, который позволяет удерживать ее в стабильной форме даже при сверхвысокой плотности электронов. Это приближает ученых к достижению плотности плазмы, необходимой для запуска самоподдерживающихся и стабильных термоядерных реакций, сообщила пресс-служба штаб-квартиры Китайской академии наук.

«Мы преодолели предел, который в прошлом был одним из главных препятствий для наращивания плотности плазмы в токамаках. Иными словами, мы проложили дорогу для создания нового поколения токамаков и других термоядерных установок, в которых будет поддерживаться горение плазмы», — заявил профессор Хуачжунского университета науки и технологий (Китай) Чжу Пин, чьи слова приводит пресс-служба штаб-квартиры КАН.

Как объясняют профессор Чжу Пин и его коллеги, токамаки представляют собой термоядерные реакторы, в которых формируется и удерживается тонкий шнур из плазмы, разогретой до нескольких сотен миллионов градусов Цельсия. Для повышения мощности реакторов и повышения эффективности их работы необходимо, чтобы плазма внутри этого шнура обладала высокой плотностью, что повышает вероятность реакций между присутствующими в ней частицами.

Почти сорок лет назад известный американский физик Мартин Гринвальд обнаружил, что плотность плазмы в токамаках можно наращивать лишь до определенного предела, связанного с плотностью электронов в ее толще. При превышении этой отметки плазма становится нестабильной и начинает «сбегать» из окружающих ее магнитных полей, что может привести к разрушению стенок реактора и его компонентов.

Китайским физикам удалось обойти этот предел в 1,3-1,65 раза при помощи двух приемов — нового подхода для разогрева плазмы, аналоги которого ранее применялись в работе стеллараторов, еще одного типа термоядерных реакторов, а также путем подбора оптимального расстояния между стенками реактора и шнуром из плазмы. Комбинация этих мер позволила ученым резко замедлить обмен атомами между диверторами — системой очистки плазмы от примесей — и плазменным шнуром, что обычно быстро приводит к его дестабилизации и перегреву стенок реактора.

По словам профессора Чжу Пин и его коллег, эти опыты подтвердили теорию их французских коллег. Три года назад они предположили, что комбинация из данных модификаций в работе токамака может перевести его в особый режим работы, в котором плотность электронов в плазме не накладывает строгих ограничений на ее плотность. В перспективе, это позволит создать реакторы, способные устойчивым образом извлекать энергию из термоядерных реакций, подытожили ученые.