Физики сняли на видео движение плазмы в токамаке
Токамак (Тороидальная камера с магнитными катушками) — это магнитная ловушка для плазмы. Обычно он выглядит как огромная, в человеческий рост камера в форме высокого бублика. Ни один твердый материал не выдержит температуру плазмы, поэтому роль стенок ловушки играет магнитное поле, которое удерживает плазму в одном месте. При помощи токамаков физики рассчитывают однажды научиться управлять ядерным синтезом и получить практически неиссякаемый источник энергии.
На этот раз в аппарате MAST, установленном в крупнейшем британском центре изучения термоядерной энергии в Кулхэме, поставили камеру, которая со скоростью 100 000 кадров в секунду снимала движение плазмы в токамаке (чтобы посмотреть видео, нужно заглянуть на сайт института). На этом видео отчетливо видны отдельные линии из частиц (физики называют их филаментами). Ник Уолден, работник института, объяснил, что филаменты формируются, когда частицы стремятся покинуть сгусток плазмы. Видео, которые сняли в MAST, позволяют с беспрецедентной точностью измерить размер и скорость филамент и оценить их расположение.
Опираясь на это видео, ученые так же создали компьютерную модель движения плазмы возле внутренней стенки камеры. То, что там происходит, обычно скрыто от глаз, и иногда плазма сжигает детали конструкции. Компьютерная модель также используется для того, чтобы предсказывать формирование и движение филамент. Сравнивая данные компьютерной модели с видеозаписью реального процесса, ученые проверяют свои расчеты. «Как будто кто-то дает нам информацию совершенно бесплатно!», радуются сотрудники института.
Частицы движутся вдоль линий магнитного поля. Может даже показаться, что их движение легко предсказать, но на самом деле бешеная круговерть частиц плазмы в магнитном поле подчиняется очень сложным законам. Если мы когда-нибудь сформулируем эти законы, то очень скоро сможем использовать энергию термоядерного синтеза, чтобы освещать, обогревать и охлаждать наши дома и приводить в движение машины. Особенно важно понять, как плазма влияет на холодные стенки камеры: это важно, чтобы в будущем делать безопасные реакторы.