Джерело: www.unian.ua
Понад 40 років тому для неї просто не знайшлося відповідного обладнання.
Експеримент провели на національному центрі термоядерного синтезу DIII-D. Йдеться про так зване геліконне підтримання струму. Суть методу в тому, що розпечену плазму всередині реактора “підганяють” радіохвилями особливого типу високої частоти. Через це в плазмі виникає електричний струм, який допомагає утримувати реакцію стабільною. Ідею запропонували ще у 1980-х, але тодішні установки не могли втілити її в життя.
Співавторами роботи стали фізики компанії General Atomics Боб Пінскер, Джефф Лестц і Барт Ван Компернолле.
Чому реактори не можуть працювати без перервиБільшість сучасних термоядерних установок мають форму бублика і називаються токамаками, пояснює видання. Плазму в них утримують магнітні поля. Одне поле створюють котушки, які огортають “бублик” уздовж, а друге виникає завдяки соленоїду, тобто котушці зі струмом, і проходить коротким шляхом навколо “бублика”.
За словами Пінскера, тривалість роботи токамака “за своєю природою обмежена”, адже струм у плазмі підтримується за принципом трансформатора. Рано чи пізно соленоїд доводиться “перезаряджати”, а плазму гасити. Наприклад, у DIII-D один такий цикл триває лише близько 10 секунд. Великі реактори можуть працювати приблизно 500 секунд (8 хвилин) або навіть 1000 секунд (17 хвилин), додав учений.
Однак, як зазначив Лестц, у такому режимі токамаки не можуть працювати у “стаціонарному режимі”, а саме він, згідно з більшістю проєктних досліджень, потрібен, щоб реактори стали комерційно вигідними. Тому науковці шукають “неіндуктивні” способи підтримувати струм за допомогою різних електромагнітних хвиль.
“Тож геліконне підтримання струму не є іншим підходом до термоядерної енергетики. Радше це ще одна технологія, яку можна застосувати до токамака, щоб удосконалити цей підхід”, – пояснив Пінскер.
Теорія, яка випередила свій часЯк розповів фізик, ідея таких методів полягає в тому, щоб “закачати” в установку радіочастотну енергію. Вона збуджує в плазмі певні хвилі, а ті, своєю чергою, “штовхають” електрони, і так виникає струм. Це вже вдавалося зробити на кількох токамаках. Проте, на думку Лестца, такий підхід може не діставати до глибших шарів плазми.
Науковці припускали, що розв’язати цю проблему зможе інший тип радіохвиль того ж діапазону, який називають геліконом. Пінскер, який присвятив цій ідеї свою докторську дисертацію, назвав три причини, чому у 80-х нічого не вийшло. По-перше, плазма в тодішніх токамаках була “недостатньо схожою на реакторну”, щоб як слід поглинати геліконні хвилі. По-друге, технології запуску хвиль були недостатньо ефективними. По-третє, тодішні методи діагностики не дозволяли перевірити, чи з’являється в плазмі неіндуктивний струм.
“Усі, хто пробував це у 80-х, ніби сподівалися на диво. Ми сподівалися, що ця частина моделі хибна. […] Проблема завжди полягала в тому, що в нас не було реактора, щоб це перевірити”, – сказав Пінскер в інтерв’ю Американському ядерному товариству.
Прогнози справдилисяУтім, за наступні десятиліття галузь кардинально змінилася, йдеться у статті. Ще у 2014 році Пінскер і його колеги почали готуватися до того, щоб повернутися до старої теорії, а нова серія експериментів стартувала влітку 2024 року. У DIII-D була спеціальна “гребінчаста” антена, яка могла спрямовувати геліконні хвилі на плазму, достатньо гарячу, щоб їх поглинути. До того ж нові методи вимірювань дозволили детальніше простежити за ходом експериментів.
Цього разу все вдалося. За словами Пінскера, команда чітко зафіксувала нагрівання плазми через поглинання геліконної хвилі. Втім, перш ніж радіти, дослідники ретельно перевірили статистику.
“Ми справді пішли на крайнощі, щоб нас не можна було звинуватити у вибірковості та в тому, що ми показуємо один випадковий вдалий запуск із великим ефектом”, – пригадав фізик.
Новини фізикиРаніше ми писали, що вчені з Каліфорнійського технологічного інституту та Єльського університету вперше змогли точно розрахувати ефект Кондо в реальних матеріалах. Це явище, через яке магнітні атоми в металах збільшують електричний опір на холоді, описали ще у 1930-х, але десятиліттями його не вдавалося точно передбачити. У деяких випадках нові розрахунки виявилися у сто разів точнішими за попередні моделі.
Вас також можуть зацікавити новини:
- Вчені дослідили рухи восьминогів: це може вплинути на підхід до створення роботів
- Майже весь континент прихований під водою: що відомо про загадкову Зеландію
- Тектонічний розворот: учені відкрили, як Африка щороку зсуває Іспанію та Португалію
