Управляемый термоядерный синтез стал на один шаг ближе
Исследователи из Министерства энергетики США и Принстонского университета разработали новую теорию плазмы, которая может помочь ученым понять природу и обуздать мощь солнечных вспышек и термоядерных реакций.
Большинство исследований по вопросу управляемой термоядерной реакции сводится к строительству реакторов с "постоянным магнитным полем", использующих мощные магнитные поля, благодаря которым происходит управляемый синтез более тяжелых атомных ядер из более легких. Однако основным недостатком подобного метода является то, что создаваемая в рамках этого процесса плазма в свою очередь сама создает новые магнитные поля, привносящие настоящий хаос в процесс.
Сама плазма (ионизованный квазинейтральный газ) содержит заряженные частицы, генерирующие магнитные поля, которые в свою очередь могут разрывать уже имеющиеся внутри реактора поля. Этот процесс называется магнитным перезамыканием и является причиной, например, тех же солнечных вспышек (на видео ниже), всплесков космических лучей и полярных сияний на Земле. Принятые на данный момент теории не могут объяснить, почему это перезамыкание происходит настолько быстро, что фактически нарушает законы известной нам физики.
Магнитное перезамыкание является "ахиллесовой пятой", например, токамаков (тороидальных камер с магнитными катушками). Когда внутри таких реакторов происходит перезамыкание, в точке соприкосновения линий магнитного поля образуются двумерные "магнитные островки", в которых концентрируется большой объем энергии поля. Проблема заключается в том, что когда созданные в реакторе поля резко изменяются плазмой, они могут разрушать внешние поля, которые удерживают плазму в нужном состоянии и положении, что в свою очередь снижает мощность, необходимую для поддержания реакции.
Для решения этой проблемы исследователи изучили особенность "нестабильности плазмоидов" — деления "магнитных островков"" на более мелкие. Как только "островок" начинает делиться, "в рамках короткого периода времени происходит плазмоидная нестабильность, приводящая к росту взрывной силы плазмоидов". Это в свою очередь заставляет линии магнитного поля резко перестраиваться и менять направление, вследствие чего происходят солнечные вспышки и другие феномены.
Ученые по-прежнему не уверены в том, почему плазма разделяется на эти сгустки, так как это бросает вызов некоторым законам физики. Однако дальнейшая работа поможет исследователям выработать способ более эффективного предсказания будущих солнечных вспышек, беспорядочных выбросов гамма-лучей и других феноменов, природа которых до сих пор до конца остается неясной. Возможно, и что более важно, это исследование может привести к лучшему пониманию того, как с помощью плазмы образуются магнитные поля в токамаках. А если это удастся, то мы, вероятнее всего, наконец-то сможем решить большинство наших энергетических проблем.
