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

Похоже дело идёт к тому, что забабахают они чёрную дыру какую нибудь и
и появится пророк и антихрист.

DartSandy писал(а):

Человек лез в горы и пересекал океаны даже ценой жизней. Уж деньги точно его не остановят.

Сейчас таких всё меньше, всех с детства учат мечтать о новом смартфоне. Раньше хотели быть космонавтами, теперь менеджерами, блогерами, и звёздами Инстаграм.

DartSandy писал(а):

Пивной ларек всегда будет давать только пиво и никогда не сможет дать чего то нового. Но кто то поднимет на этом денег, и что?

А что еще надо?

DartSandy писал(а):

Но кто то поднимет на этом денег, и что?

60 лет поднимают, нового ничего нет. Сами физики, знают что уперлись в тупик, но не болтают об этом, так как лишатся финансирования.
На западе пусть пилят, я не против, лишь бы не у нас пилили.

Casablanka писал(а):

Как их превратить в тепло, давно известно атомщикам.

Ты не поверишь, но не известно.

Странно - новости науки неизбежно вызывают поток комментов о распиле бабла и дебилах-ученых...

gurgutt писал(а):

Странно - новости науки неизбежно вызывают поток комментов о распиле бабла и дебилах-ученых...

Видимо, учёные, все-таки, не дебилы. (поменять слова в предложении для усиления эффекта)