Физики из Принстона рассчитали, что плазму в реакторе выгоднее сначала разогреть и лишь потом уплотнить. Такой порядок может заметно снизить затраты энергии на запуск самоподдерживающейся реакции.
Трое физиков из Принстонской лаборатории физики плазмы Министерства энергетики США предложили новый маршрут к термоядерному зажиганию. По их расчетам, он требует заметно меньше энергии, чем привычный подход, сообщила пресс-служба лаборатории. Луис Дельгадо-Апарисио, Масаюки Оно и Джонатан Менард опубликовали работу в журнале Physical Review Letters.
Зажиганием называют состояние, при котором плазма сама поддерживает нужную температуру за счет идущих в ней реакций синтеза, и внешний нагрев ей больше не нужен. Обычно установки идут к этой цели так: сначала повышают плотность плазмы, а потом подводят тепло. Авторы предлагают обратный порядок. Плазму нужно сначала разогреть и только затем добавлять топливо.
Дельгадо-Апарисио сравнил два подхода с восхождением. По его словам, компании хотят подняться на гору напрямик и потратить на это огромную энергию. «Вместо этого обойдите пик. Вы попадете в то же место гораздо более разумным путем и потратите намного меньше энергии», — пояснил физик. Обходной маршрут проходит через так называемое седло Корди. Это самая низкая точка на гребне, который отделяет плазму с внешним подогревом от самоподдерживающейся. В идеально чистой плазме в этой точке реакция синтеза дает примерно в пять раз больше энергии, чем уходит на нагрев.
За основу ученые взяли критерий Лоусона. Это формула 1950-х годов, по которой физики больше 70 лет оценивают условия зажигания. Она описывает саму цель, но не говорит, каким путем к ней выгоднее идти. Исследователи добавили в модель четыре фактора, которые мешают реакции в реальном реакторе. Это гелиевая «зола», то есть отработанное топливо, которое разбавляет плазму, примеси со стенок камеры, синхротронное излучение электронов в магнитном поле и утечка тепла, которая растет с температурой. По словам Оно, старое допущение, будто критерий Лоусона — одно фиксированное значение, упускает эффекты, способные резко изменить ответ.
Источник: hi-tech.mail.ru