Британские инженеры совершили прорыв в управлении плазмой для термоядерного синтеза
Инженеры из Великобритании достигли важного рубежа в исследованиях термоядерной энергии, что может приблизить человечество к использованию практически неисчерпаемого источника энергии. Ученые из Управления по атомной энергии Великобритании впервые применили магнитные катушки для создания трехмерного магнитного поля в сферическом токамаке MAST Upgrade с целью стабилизации плазмы. Этот новый метод позволил научному сообществу преодолеть одно из ключевых препятствий на пути к термоядерной энергии — проблему нестабильности плазмы.
Термоядерный синтез — это процесс, питающий Солнце и звезды, при котором два атома сталкиваются, образуя более тяжелое ядро и высвобождая огромное количество энергии. В токамаках мощные магниты используются для удержания и стабилизации раскаленной плазмы, необходимой для протекания реакции. Однако если давление, плотность или ток слишком высоки, плазма может стать нестабильной, что приводит к ухудшению характеристик установки, а в крайних случаях — к повреждению ее дорогостоящих компонентов.
В ходе эксперимента команда использовала катушки резонансного магнитного возмущения, чтобы полностью подавить так называемые краевые локализованные моды — особый тип нестабильностей на границе плазмы, которые представляют серьезную проблему для компонентов термоядерной установки. Катушки создают слабое трехмерное магнитное поле на краю плазмы, и впервые такое подавление нестабильностей было продемонстрировано в сферическом токамаке. Как отметил руководитель научной программы MAST Upgrade Джеймс Харрисон, подавление краевых мод в сферическом токамаке является знаковым достижением. Оно подтверждает, что передовые методы управления, разработанные для обычных токамаков, можно успешно адаптировать для компактных конфигураций, что закладывает научную основу для будущих энергетических реакторов.
Это открытие было сделано в рамках четвертой научной кампании на MAST Upgrade и станет ключевым элементом в преодолении проблемы нестабильности плазмы. Полученные результаты непосредственно повлияют на разработку систем управления для британской программы STEP, которая нацелена на создание коммерческого термоядерного реактора, производящего чистую электроэнергию, к 2040 году. Программа STEP является центральным элементом инвестиций правительства Великобритании в размере 2,5 миллиардов фунтов стерлингов, направленных на воплощение термоядерной энергии в реальность.