Аби втримати всередині штучне сонце, інженери вистелили стінки термоядерних реакторів надміцним вольфрамом. Та навіть за таких умов мікроскопічна пилинка цього самого захисного металу здатна подвоїти зусилля, необхідні для запуску термоядерного горіння.
Читайте також:
Мініатюрна зірка на Землі. Вчені з’ясували, як приборкати турбулентність у термоядерному реакторі Фізики з Прінстонської лабораторії фізики плазми оновили знаменитий критерій Лоусона, за яким понад сімдесят років розраховували умови термоядерного запалювання. Науковці врахували реальні фізичні втрати, які старі формули просто ігнорували.
Дослідження описано в журналі Physical Review Letters.
Розрахунки показали небезпечну чутливість плазми. Якщо в гарячу суміш потрапить лише один атом вольфраму на десять тисяч частинок палива, тиск для підтримки самостійної реакції доведеться збільшити майже вдвічі. У тривимірній моделі такий стрибок узагалі викидає плазму за межі фізичної стабільності.
Більше десятка сучасних проєктів реакторів обрали саме вольфрам для внутрішньої обшивки через його фантастичну жаростійкість.
Фізик лабораторії Масаюкі Оно пояснив небезпеку сліпої віри в ідеальні умови. Вчений зауважив, що коли ці домішки та витік тепла залишають за дужками, проєкт на папері виглядає чудово, але коли їх додають у рівняння, картина кардинально змінюється.
Водночас модель підказала набагато економніший маршрут до запалювання плазми. Більшість комерційних компаній намагаються спочатку накачати її густиною, а вже потім розігрівати велетенськими потужностями.
Прінстонські дослідники радять діяти навпаки і пройти через зону сідла Корді. Фізик Луїс Дельгадо-Апарісіо образно описав цю ідею. Він наголосив, що багато хто намагається штурмувати вершину гори прямо в лоб і спалює купу сил, тоді як пік значно розумніше обійти навколо з меншими витратами енергії. Спочатку плазму треба нагріти, а вже потім піднімати її щільність.
Аби захистити реактор від отруєння вольфрамом, вчені пропонують покривати стінки камер плівкою рідкого літію та використовувати спін-поляризоване паливо. Співавтор роботи Джонатан Менард додав, що результати відкривають чіткий орієнтир для майбутніх цифрових симуляцій, які допоможуть наблизити безпечну термоядерну еру.
Читайте також:
400 мегаватів чистої енергії. В США представили компактний термоядерний реактор
