Безмежна енергія все ближче: фізики вирішили 70-річну проблему термоядерних реакторів

Дослідження опубліковано в Physical Review Letters, пише Interesting Engineering.

Науковці в усьому світі зараз активно працюють над тим, щоб отримати термоядерну енергію, яка є чистою і практично безмежною. Це можна зробити за допомогою термоядерного синтезу, того самого процесу злиття атомів, який відбувається в ядрі Сонця. У результаті цього синтезу виділяється величезна кількість енергії. На відміну від теплових електростанцій і навіть АЕС, термоядерний синтез створює енергію без викидів парникових газів і радіоактивних відходів.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

На шляху до отримання термоядерної енергії давно стоїть одна давня проблема. Вчені не можуть надійно утримувати високоенергетичні частинки всередині термоядерних реакторів. Ці альфа-частинки, які необхідні для підтримання гарячої плазми, щоб створити стійкий термоядерний синтез, виходять через "дірки" в магнітному полі реактора, і таким чином синтез припиняється. Тепер же фізики запропонували спосіб вирішення цієї проблеми.

Для створення термоядерного синтезу вчені використовують реактори на кшталт стеларатора і токамака. Вони утримують плазму за допомогою сильного магнітного поля. Стеларатори мають складні магнітні котушки, що створюють сильне магнітне поле для того, щоб уловлювати високоенергетичні частинки.

Але у цих магнітних полів часто виникають невидимі "дірки", через які відлітають альфа-частинки. Виявлення та виправлення цих магнітних дефектів з використанням традиційних методів, заснованих на законах Ньютона, вимагає великих обчислювальних потужностей і часу. І це ускладнює процес проєктування термоядерних реакторів.

Тепер же фізики створили новий метод вирішення проблеми, який використовує теорію симетрії для точного визначення та усунення "дірок" у магнітному полі.

Автори дослідження кажуть, що ця проблема з термоядерними реакторами зберігалася протягом майже 70 років, але тепер вона має рішення, яке дає змогу прискорити проєктування стелараторів і збільшити їхню ефективність.

Хоча новий метод був розроблений для стелараторів, його можна застосувати і для токамаків. В останніх реакторах тікають електрони, які можуть пробити стінку токамака, якщо їх не утримувати. Нова технологія може допомогти виявити слабкі місця в магнітних полях, потенційно підвищуючи безпеку і довговічність реактора, кажуть учені.

Автори дослідження кажуть, що застосування їхнього методу допоможе наблизити створення комерційних термоядерних електростанцій, які зможуть забезпечити людство величезною кількістю безмежної енергії.

Як уже писав Фокус, у нас всередині існує квантова фізика. Вчені вперше виявили те, що їх дуже здивувало. Фізики вперше виявили, що рух протонів всередині живих організмів не є суто хімічним процесом.

Також Фокус писав про те, що новий спосіб отримання безмежної енергії може нагріти Землю і знищити все життя.