Вчені шукали те, що математики називають "сідлом Кордея": шлях до термоядерного запалювання, який вимагає найменшої кількості енергії.
Фізики зробили прорив у розробці термоядерної енергетики. Вчені знайшли теоретичний спосіб наблизити запуск самопідтримуваної термоядерної реакції, витрачаючи менше енергії, пише ScienceAlert.
Вчені з Принстонського університету опублікували дослідження, в якому детально описується, як дослідники могли б швидше досягти термоядерного синтезу. Вчені описали "найкоротший шлях" до так званого термоядерного запалювання – стану, при якому плазма може підтримувати необхідний рівень температури за рахунок власних реакцій синтезу.
Нова ідея вчених ґрунтується на розширенні критерію Лоусона. Розроблений у 1950-х роках, він встановлює рамки та правила, необхідні реактору для досягнення термоядерного запалювання. Вчені додали до розрахунків ще чотири фактори: відпрацьоване паливо у вигляді гелієвої золи, домішки в плазмі зі стінок реактора, втрати випромінювання, відомі як синхротронне випромінювання, та тепло, що відводиться з плазми.
У виданні зазначили, що ці фактори вивчалися й раніше, але не в сукупності. Мета полягала в тому, щоб отримати більш реалістичне й точне уявлення про те, як має бути сконфігурований реактор.
Вчені шукали те, що математики називають "сідлом Кордея": шлях до термоядерного запалювання, що вимагає найменшої кількості енергії. Розрахунки показали, що спочатку слід нагріти плазму, а потім збільшити її щільність.
Також вчені з’ясували, що навіть дуже невелика кількість вольфраму може призвести до збою термоядерного синтезу. Оскільки цей метал планується використовувати в стінках кількох реакторів, що проектуються, а він чудово витримує високі температури, плазму доведеться надійно захищати від його впливу.
Крім того, дослідники виявили деякі природні "гальма" для термоядерного синтезу. Моделі показали, що витік радіації та тепла може підтримувати стабільність плазмових реакцій, хоча спочатку це також ускладнює термоядерне запалювання.
"У міру того як дослідження в галузі термоядерного синтезу просуваються від експериментів із палаючою плазмою до виробництва енергії в масштабах реакторів, ця концепція забезпечує своєчасну основу для оцінки досяжності запалювання, стабільності та продуктивності пристроїв наступного покоління", – пишуть вчені у своїй статті.
У виданні підкреслили, що в ході дослідження не проводилося жодних реальних випробувань чи експериментів. Однак отримані результати мають підвищити шанси на успішний запуск самопідтримуваної термоядерної реакції.
Нагадаємо, що на початку 2025 року французький термоядерний реактор WEST встановив новий рекорд термоядерного синтезу. Термоядерний реактор токамак WEST підтримував безперервний цикл горіння плазми протягом рекордних 1337 секунд, що на 25% побило попередній китайський рекорд у 1066 секунд.
За словами вчених, це досягнення відкриває шлях для можливої експлуатації Міжнародного експериментального термоядерного реактора. У цьому проєкті беруть участь Китай, Європейський Союз, Індія, Японія, Південна Корея, Росія та США.