Как ведет себя плазма на стенках токамака, расскажет спецдатчик

Новый инструмент, разработанный ядерщиками из Университета Пердью, будет установлен в экспериментальном термоядерном реакторе в Принстонском университете. Специальный компактный датчик позволит точно узнать, что происходит, когда горячая плазма соприкасается с внутренней поверхностью реактора, пишет Сnews.

Новый эксперимент направлен на изучение взаимодействия плазмы с твердыми поверхностями, что поможет в разработке покрытий и материалов, способных выдерживать экстремальные условия внутри термоядерных реакторов, известных как токамаки.

Токамак основан на удержании в магнитном поле плазменного кольца, получаемого из дейтерия (изотоп водорода). Токамак является перспективным термоядерным источником энергии, который позволит получать неограниченное количество энергии, пользуясь теми же силами природы, что разогревают звезды. Термоядерный реактор сможет производить в 10 раз больше энергии, чем обычный ядерный реактор, а благодаря тому, что дейтерий можно добывать из морской воды, запасы топлива для токамака практически неисчерпаемы.

Одной из самых больших проблем термоядерного синтеза является воздействие раскаленной плазмы на внутреннюю стенку реактора. До сих пор оно было мало изучено, поскольку очень сложно наблюдать соприкосновение плазмы со стенками. Для того, чтобы заполнить эти проблемы в знаниях, внутри токамака будет установлен миниатюрный зонд MAPP, который позволит в режиме реального времени отслеживать поведение плазмы при взаимодействии с поверхностью реактора.

Поиск подходящего материала для покрытия стенок реактора является сложной проблемой, которая связана с высокой температурой плазмы, достигающей миллионов градусов. Постоянное воздействие раскаленной плазмы и мощных магнитных полей изменяют структуру материала реактора и существенно снижают его долговечность. До сих пор для работы с опытными токамаками ученые используют сверхмощные системы охлаждения стенок или обновляемые тонкие пленки. Новый датчик даст подробную информацию о том, как изменяется покрытие реактора под воздействием плазмы и проследит связь эффективности удержания плазменного «бублика» и конструкции реактора.

В настоящее время нет материалов, необходимых для поддержания долговременной устойчивой работы токамака — на некоторых режимах стенки и вовсе плавятся и быстро разрушаются. При этом, ученые могут изучить материалы реактора только спустя год его работы – при демонтаже «сердца» токамака. Новый датчик позволит получать результаты анализа взаимодействия плазмы и реактора уже спустя минуты после проведения измерений. Управление датчиком производится дистанционно и не требует остановки термоядерной реакции.