Вчені знайшли новий спосіб підвищити ефективність термоядерних реакторів

Нове моделювання фахівців з Прінстона (Нью-Джерсі, США) показує, як утримувати експериментальні реактори від витоку енергії, що дозволить підвищити ефективність термоядерних реакторів.

Для технології, яка повинна революціонізувати процес отримання чистої енергії, ядерний синтез іноді досить непродуктивний: частинки з високою енергією можуть часом виходити з експериментальних реакторів, роблячи процес менш ефективним.

Однак згідно з дослідженням Міністерства енергетики США, результати якого були опубліковані в журналі Physics of Plasmas, фахівці, можливо, знайшли спосіб утримати ці частки там, де вони і повинні знаходитися. 

Ця робота повинна підвищити ефективність експериментальних термоядерних реакторів, таких як ITER – Міжнародний експериментальний термоядерний реактор ( International Thermonuclear Experimental Reactor), який будується зараз на півдні Франції. Його завдання буде полягати в демонстрації можливостей комерційного використання термоядерного реактора і у вирішенні кількох технологічних проблем, з якими можуть зіткнутися вчені. 

Вартість проекту сягає 20 мільярдів доларів, а перші експерименти з термоядерного синтезу тритію і дейтерію з метою перетворення отриманої енергії в електрику почнуться до 2027 року.

Прямо зараз плазма в експериментальних термоядерних реакторах може генерувати хвилі, які розповсюджуються навколо частинок з високою енергією. Ці хвилі можуть ставати настільки великими, що частинки виводять за межі реактора, забираючи з собою частину енергії, необхідної для реакції синтезу. 

У новому дослідженні вчені описують комп’ютерні симуляції, які можуть відстежувати і прогнозувати ці хвилі, надаючи фізикам нові можливості для їх запобігання і утримання цих частинок. Дослідники сподіваються, що їх робота допоможе в створенні ITER, навіть незважаючи на той факт, що для цього буде потрібно істотно розширити моделювання.

«За скромними підрахунками, для моделювання ITER буде потрібно приблизно в мільйон разів більше обчислень, ніж для нинішніх токамаків (установка для магнітного утримання плазми для досягнення умов, необхідних для протікання керованого термоядерного синтезу). Це безпрецедентна кількість обчислень, тому нашим наступним завданням стане пошук способів, які б полегшили цю симуляцію », – пояснює головний фізик-дослідник Лабораторії фізики плазми в Прінстоні і співавтор роботи Микола Гореленко.