Откриха нов подход за контролиран термоядрен синтез

Американски учени откриха, че ако се имитира магнитното поле на Земята и другите небесни тела, може да бъде осъществен контролиран термоядрен синтез, съобщава статия в Nature Physics.

Контролираният термоядрен синтез е реакция на сливане на атомните ядра на леките елементи, който е екологично чист и е практически неограничен източник на енергия.

Дългогодишните експерименти с инсталация, чиято централна част е левитиращ в пространството свръхпроводим магнит, създаващ много силно магнитно поле, имитиращо формата на магнитното поле на Земята, показаха, че такива магнитни полета могат да се използват за управление на потоците плазма в термоядрените реактори.

В природата реакции на термоядрен синтез протича в недрата на звездите, включително и на Слънцето, където под въздействието на висока температура и налягане протича процес на сливане на атомите на водорода с образуване на хелий и отделяне на колосално количество енергия.

Хората са се научили да възпроизвеждат тази реакция в неуправляем режим със създаването на водородната бомба. Изчисленията на физиците от миналото столетие сочат, че човечеството може да се сдобие с управляем термоядрен синтез, при който реакцията на сливането на ядрата да протича плавно, като нейната енергия да се използва за мирни цели.

Технически реализацията на този проект се оказа много по-сложна. Един от подходите, който се разработва в рамките на проекта на международния експериментален реактор (International Thermonuclear Experimental Reactor, ITER), е пускането на процеса по сливане на ядра на атоми на изотопите на водорода, нагрети до милиони градуси, в тънък пръстен плазма. Процесът се задържа и свива от магнитни полета в камера, напомняща по форма тор (геврек). Този подход в днешно време се смята за приоритетен, а алтернативната технология е процесът по сливане да се осъществява под въздействието на мощни лазери.

Група учени от Масачузетския технологичен институт и Колумбийския университет в САЩ демонстрираха алтернативен подход към създаването на термоядрени реактори. Конструкцията на реакторите в случая се базира на наблюдения на магнитните полета на планетите, взаимодействащи с космическите потоци заредени частици.

Учените успяха да създадат в изкуствени условия магнитно поле, напомнящо по сила и геометрична форма земното, и установиха, че въздействието на такова поле върху потоците плазма, нагрети до 10 млн. градуса, води до възникване на турбулентност в тях. Тази турбулентност е от изключително значение. Турбулентността води до допълнително свиване на плазмата, което е от голямо значение за осъществяване на управляема термоядрена реакция.

Централен елемент на експерименталната установка, в която се създава „планетарно” магнитно поле, е огромен 500-килограмов свръхпроводим магнит, който представлява геврековиден пръстен от неръждаема стомана, в чиято сърцевина е монтирана бобина от свръхпроводим кабел.

Магнитът е разположен в специално конструирана камера, запълнена с хелий. Камерата е допълнително оборудвана с два електромагнита. Единият е предназначен за задържане на свръхпроводимия магнит в левитационно състояние в центъра на камерата, а вторият – за създаване на огромен ток в свръхпроводимата бобина (повече от 1 млн. ампера), който създава в камерата изключително мощно магнитно поле.

Левитацията е необходима, за да не се изкривяват силовите линии на магнитното поле от детайлите на конструкцията, поддържащи свръхпроводимия магнит.

„Това е първият по рода си експеримент и ние успяхме да покажем, че той действително може да бъде алтернатива на другите два подхода за реализиране на управляем термоядрен синтез”, казва в заключение Джей Кеснер, главен изследовател по проекта.