Вчені китайського експериментального надпровідного токамака (EAST) зустріли Новий рік приголомшливим досягненням: емпіричними доказами того, що вони використовували цей пристрій для досягнення щільності ядерної плазми, яка раніше вважалася недоступною.
1 січня дослідники з Хефейського інституту фізичних наук Китайської академії наук опублікували в журналі Science Advances нове, разюче дослідження. У ньому команда докладно описує, як вони використовували EAST - який, як відомо, називають "штучним сонцем" Китаю - для досягнення щільності плазми, яка набагато перевищує попередні межі.
Ядерний синтез - це процес, при якому два атомні ядра об'єднуються, утворюючи одне важче ядро, що призводить до величезного вивільнення енергії. Завдяки своєму потенціалу у виробництві необмеженої кількості чистої енергії, вчені всього світу шукають способи використання ядерного синтезу як життєздатного джерела енергії.
Однак одна з перешкод полягає в тому, що всі атомні ядра мають позитивний заряд, а це означає, що вони природно відштовхуються один від одного — уявіть собі два магніти з протилежними полюсами. Щоб надати атомним ядрам достатньо кінетичної енергії для об'єднання в одне ціле, вченим необхідно нагріти паливо до утворення надщільної плазми за температури близько 150 мільйонів кельвінів, або 27 мільйонів градусів за Фаренгейтом, пояснили дослідники в прес-релізі.
Але для досягнення точки, де ця суміш зможе живити себе сама – стійкою термоядерною реакцією – необхідно, щоб ця складна плазма залишалася гарячою, щільною та стабільною протягом тривалого часу. Протягом багатьох років вважалося, що більша щільність плазми неминуче призведе до нестабільності, згортання палива до того, як воно зможе спалахнути, - порога, відомого як межа Грінвальда.
Нове дослідження, мабуть, перевертає все це з ніг на голову. Як пояснює команда EAST, метод в основному полягає у створенні середовища з високим тиском газу в реакторі до того, як утвориться плазма, що дозволяє плазмі взаємодіяти зі стінкою реактора набагато менш руйнівним чином, ніж це було б в інших конфігураціях. Вчені також вручну закачують додаткову енергію в плазму в міру її нагрівання, що дозволяє поступово збільшувати щільність.
В результаті виходить плазма, яка залишається стабільною навіть при збільшенні її внутрішньої щільності, що призводить до щільності палива, що значно перевищує емпіричні межі.
"Отримані результати вказують на практичний і масштабований шлях для розширення меж щільності в токамаках і термоядерних установках наступного покоління", - каже Пін Чжу, один зі співавторів дослідження та фізик-плазмолог із Хуачжунського університету науки та технологій.
Хоча до досягнення людством практичного виробництва енергії за допомогою термоядерного синтезу ще потрібно зробити безліч проривів, подолання «межі Грінвальда» є важливим пунктом у списку завдань — і ще одну позначку в довгому листі китайської «зеленої» енергетики.
