Китайские ученые смогли удержать в токамаке EAST плазму сверхвысокой плотности

Китайским физикам впервые удалось реализовать на токамаке EAST (Experimental Advanced Superconducting Tokamak) новый подход для разогрева плазмы, который позволил удерживать ее в стабильной форме даже при сверхвысокой плотности электронов.

Как передает Report, результаты работы опубликованы в журнале Science Advances.

Новшество приближает ученых к достижению плотности плазмы, необходимой для запуска самоподдерживающихся и стабильных термоядерных реакций.

"Мы преодолели предел, который в прошлом был одним из главных препятствий для наращивания плотности плазмы в токамаках. Иными словами, мы проложили дорогу для создания нового поколения токамаков и других термоядерных установок, в которых будет поддерживаться горение плазмы", - заявил профессор Хуачжунского университета науки и технологий (Китай) Чжу Пин.

Токамаки представляют собой термоядерные реакторы, в которых формируется и удерживается тонкий шнур из плазмы, разогретой до нескольких сотен миллионов градусов Цельсия. Для повышения мощности реакторов и повышения эффективности их работы необходимо, чтобы плазма внутри этого шнура обладала высокой плотностью, что повышает вероятность реакций между присутствующими в ней частицами.

В перспективе инициатива позволит создать реакторы, способные извлекать энергию из термоядерных реакций

Почти сорок лет назад известный американский физик Мартин Гринвальд обнаружил, что плотность плазмы в токамаках можно наращивать лишь до определенного предела, связанного с плотностью электронов в ее толще. При превышении этой отметки плазма становится нестабильной и начинает "сбегать" из окружающих ее магнитных полей, что может привести к разрушению стенок реактора и его компонентов.

Китайским физикам удалось обойти этот предел в 1,3-1,65 раза при помощи двух приемов - нового подхода для разогрева плазмы, аналоги которого ранее применялись в работе стеллараторов, еще одного типа термоядерных реакторов, а также путем подбора оптимального расстояния между стенками реактора и шнуром из плазмы. Комбинация этих мер позволила ученым резко замедлить обмен атомами между диверторами - системой очистки плазмы от примесей - и плазменным шнуром, что обычно быстро приводит к его дестабилизации и перегреву стенок реактора.

По словам профессора Чжу Пин, эти опыты подтвердили теорию их французских коллег. Три года назад они предположили, что комбинация из данных модификаций в работе токамака может перевести его в особый режим работы, в котором плотность электронов в плазме не накладывает строгих ограничений на ее плотность.