Термоядерный реактор в семь раз обошел центр Солнца по температуре плазмы

Термоядерный реактор в семь раз обошел центр Солнца по температуре плазмы

news, Новости 0 Comment 10

На термоядерном реакторе EAST, прозванном «китайским искусственным солнцем», ученые разогрели плазму до ста миллионов градусов (температура в центре Солнца – 15 миллионов °C). Об этом сообщает Академия наук КНР.

Результат был получен благодаря использованию четырех источников тепла. Во-первых, плазму нагревали низкие гибридные волны и электронные циклотронные волны (это разные виды продольных колебаний электронов и ионов).

Во-вторых, физики использовали ионный циклотронный резонанс. Суть явления состоит в том, что в однородном и постоянном во времени магнитном поле ионы движутся по кругу с определенной частотой. Если периодически и с той же частотой передавать им дополнительный импульс с помощью электрического поля, можно сильно повысить энергию ионов и тем самым поднять и температуру вещества.

Наконец, свой вклад внесло впрыскивание нейтрального пучка: горячая плазма в реакторе удерживается магнитным полем. Возникающие силы заставляют заряженные частицы изменять траекторию, избегая столкновения со стенками камеры (благодаря этому последние не обращаются в пар). Однако на электрически нейтральные атомы магнитное поле не действует. Поэтому струя такого вещества может беспрепятственно проникнуть в магнитную ловушку. Там атомы моментально сталкиваются с ионами плазмы, теряют электроны и сами превращаются в ионы. При этом большая часть кинетической энергии пучка расходуется на нагрев плазмы.

Эксперименты с периодическим воспроизведением такого состояния плазмы продолжались четыре месяца. Физики изучали устойчивость плазмы в магнитной ловушке, воздействие ее на стенки реактора, движение вещества. Также испытанию подвергся охлаждаемый водой вольфрамовый дивертор – устройство, мешающее частицам со стенок камеры попадать в плазму.

Напомним, что реактор EAST был запущен в 2006 году. В 2017 году он впервые удержал максимальную температуру плазмы в течение более чем ста секунд.

В последние годы похожий результат был достигнут на нескольких термоядерных реакторах, но результат китайских физиков особенно важен в связи с необычно высокой температурой, которая развивается в EAST.

Поясним, что термоядерным реакциям в центре Солнца способствует мощная гравитация звезды и огромные размеры. Чтобы получить нужный результат в земных условиях, и требуется такая гигантская температура. При этом ее нужно поддерживать достаточно долго, чтобы необходимые реакции успели произойти.

К слову, EAST относится к так называемым токамакам. Слово образовано от аббревиатуры ТОКАМАК – «ТОроидальная КАмера с МАгнитными Катушками». Такой реактор представляет собой полый тор («бублик»), внутри которого магнитные поля удерживают горячую плазму. Первый токамак был построен в 1954 году в СССР.

EAST стал первым в мире токамаком с некруглым поперечным сечением, магнитное поле в котором полностью создается сверхпроводящими электромагнитами.

Опыт китайских физиков наверняка будет учтен в проекте ИТЭР. Это крупнейший в мире термоядерный реактор, в строительстве которого участвуют 35 стран, в том числе Россия, Китай и США. Конечной целью исследователей является промышленный термоядерный реактор.

 

Leave a comment

Back to Top