Ученые пришли к новому пониманию проблемы термоядерного синтеза

Термоядерный синтез объединяет легкие элементы в виде плазмы - горячего, заряженного состояния вещества, состоящего из свободных электронов и атомных ядер

Задача создания термоядерной энергии на Земле заключается в улавливании ионизированного газа, известного как плазма, который питает термоядерные реакции в сильном магнитном поле, и удержании плазмы как можно более горячей и плотной как можно дольше.

Теперь ученые из Принстонской лаборатории физики плазмы получили новое представление о распространенном типе сбоя, известном как пилообразная нестабильность, которая охлаждает горячую плазму в центре и мешает реакциям синтеза. Это открытие могло бы помочь приблизить термоядерную энергию к реальности.

«Обычные модели объясняют большинство случаев сбоев, но существует ряд наблюдений, которые мы никогда не смогли объяснить», – сказал физик PPPL Кристофер Смит, ведущий автор статьи, в которой сообщается о результатах в Nuclear Fusion.

«Объяснение этих необычных явлений могло бы заполнить пробел в понимании пилообразного феномена, который существует уже почти 40 лет».

Термоядерный синтез объединяет легкие элементы в виде плазмы – горячего, заряженного состояния вещества, состоящего из свободных электронов и атомных ядер – и в процессе этого генерирует огромное количество энергии.

Ученые стремятся воспроизвести термоядерный синтез в устройствах на Земле для получения практически неисчерпаемого запаса безопасной и чистой энергии для производства электричества.

Исследователи десятилетиями знали, что температура в ядре термоядерной плазмы часто поднимается медленно, а затем может внезапно упасть – это нежелательное явление, поскольку низкая температура снижает эффективность.

Преобладающая теория заключается в том, что сбой происходит, когда величина, называемая фактором безопасности, который измеряет стабильность плазмы, падает до измерения, близкого к 1. Коэффициент запаса прочности связан с тем, насколько сильно закручивается магнитное поле в термоядерных установках токамака.

Однако некоторые наблюдения показывают, что температурный сбой происходит, когда коэффициент запаса прочности падает примерно до 0,7. Это довольно удивительно и не может быть объяснено общепринятыми теориями.

Новое понимание, исходящее не из физики плазмы, а из абстрактной математики, показывает, что когда коэффициент запаса прочности принимает определенные значения, одно из которых близко к 0,7, магнитное поле в плазменном ядре может измениться в другую конфигурацию, называемую переменно-гиперболической.

“В этой топологии плазма теряется в ядре”, – говорит Кристофер Смит. – Плазма выбрасывается из центра в противоположных направлениях. Это приводит к новому способу частичного растрескивания магнитного каркаса, внезапного падения температуры в сердечнике и повторения процесса, когда магнитное поле и температура медленно восстанавливаются.”

Новые идеи предполагают новое захватывающее направление исследований, направленное на сохранение большего количества тепла в плазме и более эффективное производство термоядерных реакций.

“Если мы не можем объяснить эти наблюдения, то мы не полностью понимаем, что происходит в этих машинах”, – говорят исследователи. “Противодействие пилообразной нестабильности может привести к образованию более горячей, более стабильной плазмы и приблизить нас к термоядерному синтезу.”

Новая модель показывает, что один из случаев, когда магнитная конфигурация в токамаке может измениться происходит тогда, когда коэффициент безопасности падает точно до двух третей, или до 0,666.

“Это очень близко к значению 0,7, которое было замечено в экспериментах, особенно если учесть экспериментальную неопределенность”, – говорят ученые.

Они надеется проверить новую модель, проведя эксперименты на токамаке. “Математика показала нам, что нужно искать, так что теперь мы сможем это увидеть.”

---

Christopher Berg Smiet et al, Bifurcations of the magnetic axis and the alternating-hyperbolic sawtooth, Nuclear Fusion (2020).DOI: 10.1088/1741-4326/ab9a0dИсточник

Alghenius писал(а):

да и высокую температуру можно вполне заменить высоким давлением.

Срочно подавай заявку на Нобелевскую премию!

Добавлено спустя 2 минуты 7 секунд:

смолинеро писал(а):

За этим будущее было уже полвека как, помню как сейчас Велихов заливался соловьём ещё в АН СССР...

Сколько лет прошло от открытия радиоактивности до первого ядерного реактора?

Добавлено спустя 52 секунды:

Null_Daemon писал(а):

Мне кажется, гораздо проще будет создавать антиматерию и аннигилировать её с обычной материей.

Гениально! Немедленно патентуй!

Null_Daemon писал(а):

Мне кажется, гораздо проще будет создавать антиматерию и аннигилировать её с обычной материей. В это случае выброс энергии будет на несколько порядков больше чем при термоядерном синтезе.

упс... я чето пропустил ?? уже получают антиматерию в промышленых маштабах ??

В НИЦ Курчатова сейчас собран в железе Токамак Т15. Физ. пуск намечен на этот год. Но скорее всего не успеется. В лучшем случае откачать камеру и получить тлеющий на азоте.

Я сейчас заброшу одну идейку, только сильно не кидайтесь какахами - а что если вся сущность бытия строиться на наших "общих" фантазиях, точнее о адекватных предположениях о мире базирующихся на формировании опыта. Не даром уже множество раз случалось когда факты из научной фантастики оказывались явью или были очень приближенные к ней... В этом что то есть - не даром из облаков пыли и газа рождаются сверх массивные гиганты и туманности. Т.е. - если мысль материальна(хим.реакции происходящие в мозгу,аккамулирующие и передающие энергитические импульсы и создающие сложные связи) - потому что она по факту энергия, то и возможное воплощение как бы "превращение" её в обьективную "единицу" возможно - потому что наш мир по факту всего лишь энергия, также как и идея...

Глубокомыслящая идея способна создавать что то новое!..

P/S: Только если кто-нибудь будет защищать диссертацию по этой теории (упомяните вашего покорного слугу)

Во что верю конкретно Я? - дак это в то что мы по сути не можем исчезнуть бесследно - потому что мы материальны и есть закон сохранения энергии. Это также позволяет думать - что мы причастны к всеобъемлещему "Всему", т.е. что это значит- а то что сам факт нашего существования также неопровержим как и наша причастность ко всем законам мироздания и бытия!..
Только не пытайтесь искать причину вашего существования - потому что это данность! Человек по своей природе пытается всё обосновать в рамках своего существования при жизни, которое он пытается обьяснить, но реальность такова что - существование не означает лишь осознанность или материальность субстанции...(вот теперь живи с этим)

Контроль - это всего лишь управляемый ХАОС и то управляемый лишь ОТНОСИТЕЛЬНО...

monkdt писал(а):

так 40 лет изучать проблему имея уже давно суперкомпьютеры и иже с ними.

Чем выше ты взбираешься на гору, тем тяжелей дается каждый вздох.

Tribler

Эти мысли в том или ином образе,высказывались сотни тысяч раз. Вы их обобщили,собрали с десяток и вроде как теория. Описано логично, Вам бы учёную степень дать. За меньшее,присуждают

P.S. Вы по случаю не выпивали? Обычно такие всеобъемлющие идеи,возникают в период не затуманивания в голове. Вроде как эйфория

Термоядерная тема превратилась в тему траты денег - в никуда.
Я уже как-то писал:
Допустим вам удалось в вакуумной камере с помощь электромагнитного поля подвесить шарик термоядерной плазмы и с помощью такого же поля снабжать тот шарик элементами для термоядерного синтеза. Ура! Вот он шарик, можете его даже увидеть через камеру - висит, синтезирует, выделяет энергию. Успех!
Ну, и чего? Как вы собрались с того шарика снимать ту энергию? Там - миллионы градусов. Любой физический контакт вещества с тем шариком приведёт к немедленному испарению этого вещества и как следствие - разрушению всего вокруг в неизвестном радиусе.
Человечество, по сию пору, тупо греет воду на реакции ядерного распада, как грело воду на костре ещё в бронзовом веке, только костёр теперь ядерный. Только вот на термоядерном костре - воду погреть не получится - испарится и котелок, и вода, и пытающийся погреть.
Лучшее, что может предложить человечество на данный момент - это облицевать стенки той камеры солнечными батареями, для улавливания световой энергии термоядерной реакции, только вот КПД у тех батарей, это даже не смешно.
Так зачем всё это метусение с термоядерным синтезом? Может, пора озаботиться для начал - способом снятия энергии с костра, без использования котелка с водой? Глядишь и от "обычной" ядерной реакции удастся получить в несколько раз больше энергии чем сейчас.

ничего там взрываться не будет, так как это не самоподдерживающаяся реакция. Она просто остановится, как только исчезнут условия для неё.

Alghenius писал(а):

ничего там взрываться не будет, так как это не самоподдерживающаяся реакция. Она просто остановится, как только исчезнут условия для неё.

Вы, о чём - вообще? Лишь бы ляпнуть?

lesss писал(а):

Лучшее, что может предложить человечество на данный момент

Именно. И сначала была создана,атомная бомба. Затем удалось обуздать, атомную энергию. Здесь как видим,всё гораздо сложнее. Но точно не повод,сворачивать исследования. Не добившись сейчас результатов,но пытаясь. Сколько технологических новшеств,должно появиться. Реально не одна страна способная проводить данные исследования,не остановится. Ведь затем не догонишь,в случае успеха одной из сторон. Пусть это и произойдёт,через 50 или 100 лет.

Kedmi писал(а):

И сначала была создана,атомная бомба. Затем удалось обуздать, атомную энергию.

Ещё один.
СНАЧАЛА, Энрико Ферми запустил ядерный реактор в Чикаго, а вот уж потом, в Лос -Аламосе состряпали ядерную бомбу.
Как меня достало агрессивное, ничего не знающее - современное образование.

lesss писал(а):

Ещё один. СНАЧАЛА, Энрико Ферми запустил ядерный реактор в Чикаго, а вот уж потом, в Лос -Аламосе состряпали ядерную бомбу. Как меня достало агрессивное, ничего не знающее - современное образование.

А одного мало,для такого умника как ты? Или хочешь сказать,что атом был обуздан в ходе того проекта? Или была показана возможность,что можно управлять атомной реакцией? Кислое с пресным,не путай. А то ты сейчас противоречишь сам себе,говоря что термоядерный синтез,это пустая трата денег. А энергия,уже была получена. И приводишь пример,примерно такой же ступени в развития атомной энергетики. Поменьше умничай,пора бы и обуздать свой старческий позыв,а баба яга больше знает. Вслед за тобой,не сплошь идиоты выросли.

Null_Daemon

Цитата:

И "144 тысячи мужчин-девственников" таки осуществят реакцию

🌈А чё, ДевАчки уже не пАдходят? 👩

Вселенная- это одна большая матрица колеблющаяся в определенном частотном диапазоне, у параллельных - свой. Представьте переменный источник света и камеру воспринимающую этот свет с определённой частотой кадров, в следствие разности частот может образаваться своебразная иллюзия, здесь, наверно, на квантовом уровне работает тот же принцип. Возникает сразу вопрос: существуем ли мы в реальном мире или всё виртуализация одной большой машины.

btno писал(а):

Вселенная- это одна большая матрица колеблющаяся в определенном частотном диапазоне

мимо. Человечество на данный момент может оооочень приблизительно рассуждать о свойствах 2-3% части вселенной. Остальные 95% составляют её невидимую, и не понимаемую людьми часть, которую пока называют "тёмной" материей, энергией. Люди ещё не знают как работает гравитация и что такое время! А вы сразу за всю Одессу, Вселенную...