Это ключевое открытие означает огромный скачок вперед в развитии термоядерных энергетических реакторов.

Исследователи использовали альфвеновские волны для ослабления убегающих электронов в термоядерных устройствах токамаков, что имеет важное значение для будущих проектов термоядерной энергетики, включая ИТЭР во Франции.

Ученые под руководством Чжан Лю из Принстонской лаборатории физики плазмы (ПППЛ) выявил многообещающий подход к смягчению повреждений убегающих электронов, вызванных турбулентностью в термоядерных устройствах токамака. Ключом к этому подходу было использование уникального жанра. плазма Волна, названная в честь астрофизика Ганса Альввена, лауреата Нобелевской премии 1970 года.

Давно известно, что альфвеновские волны ослабляют удержание высокоэнергетических частиц в реакторах токамака, позволяя некоторым из них ускользнуть и снижая эффективность устройств в форме пончика. Однако новые открытия Чжан Лю и исследователей из General Atomics, Колумбийского университета и PPPL показали полезные результаты в случае убегающих электронов.

Великий круговой процесс

Ученые обнаружили, что такое разрыхление может рассеять или рассеять высокоэнергетические электроны до того, как они превратятся в лавины, повреждающие компоненты токамака. Установлено, что этот процесс носит удивительно циклический характер: беглецы создают нестабильность, которая порождает альфвеновские волны, препятствующие образованию лавины.

«Эти результаты дают исчерпывающее объяснение непосредственному наблюдению альфвеновских волн в экспериментах по инактивации», — сказал Лю, исследователь из PPPL и ведущий автор статьи с подробным описанием результатов. Письма о физическом осмотре. «Результаты демонстрируют четкую связь между этими закономерностями и генерацией убегающих электронов».

Чанг Лю. 1 кредит

Исследователи вывели теорию наблюдаемой схемы этих взаимодействий. Результаты хорошо согласуются с результатами экспериментов, проведенных беглецами в Национальной термоядерной установке DIII-D, токамаке Министерства энергетики, которым управляет компания General Atomics для Управления науки. Тесты теории также дали положительные результаты на суперкомпьютере Summit, расположенном в Национальной лаборатории Ок-Ридж.

«Работа Чжан Лю показывает, что размер пула убегающих электронов может контролироваться нестабильностью, вызванной самими убегающими электронами», — сказал Феликс Парра Диас, руководитель отдела теории PPPL. «Его исследования очень интересны, потому что они могут привести к созданию токамаков, которые естественным образом уменьшат повреждение от убегающих электронов за счет присущей им нестабильности».

Термическая закалка

Турбулентность начинается с резкого падения температуры на миллион градусов, необходимой для реакций термоядерного синтеза. Эти капли, называемые «тепловым гашением», вызывают оползневые лавины, похожие на оползни, вызванные землетрясениями. «Контроль за турбулентностью является серьезной проблемой для успеха токамака», — сказал Лю.

Реакции термоядерного синтеза объединяют легкие элементы в форме плазмы — горячего, заряженного состояния материи, состоящей из свободных электронов и атомных ядер, называемых ионами, — чтобы высвободить огромную энергию, которая питает Солнце и звезды. Таким образом, снижение риска турбулентности и убегающих электронов обеспечит уникальное преимущество токамакам, предназначенным для воспроизведения этого процесса.

Таким образом, снижение риска турбулентности и убегающих электронов обеспечит уникальное преимущество токамакам, предназначенным для воспроизведения этого процесса.

Энергия ядерного синтеза может стать ключевым источником устойчивой энергии, дополняющим возобновляемые источники энергии. Самый крупный в мире термоядерный эксперимент ИТЭР сейчас строится во Франции. 1 кредит

Новый подход может иметь последствия для прогресса проекта ИТЭР — международного токамака, строящегося во Франции для демонстрации практического применения термоядерной энергии, и может стать важным шагом в развитии термоядерных электростанций.

«Наши результаты открывают путь к созданию новых стратегий борьбы с убегающими электронами», — сказал Лю. Сейчас на стадии планирования находятся экспериментальные кампании, в которых три исследовательских центра стремятся к дальнейшему развитию потрясающих результатов.