Контроль над плазмой: Радиоволны и термоядерный синтез
Термоядерный синтез — процесс слияния ядер легких элементов с образованием более тяжелых и выделением огромного количества энергии. Это именно та реакция, которая происходит в недрах Солнца и других звезд, зажигая их колоссальными космическими факелами. Считается, что использование ее человечеством может подарить нам практически неиссякаемый источник безопасной энергии. В ходе термоядерной реакции практически не образуется опасных выбросов, топливом для нее может служить обычная вода, а авария с последствиями, как на АЭС, невозможна в принципе: при малейшем нарушении процесса реакция синтеза просто прекращается.
Однако если термоядерную бомбу удалось создать довольно давно, поставить эту реакцию на службу мирному делу до сих пор не удается, и связано это с огромным числом технологических сложностей. В частности, термоядерное топливо должно быть раскалено до огромных температур, при которых оно переходит в состояние электрически заряженной плазмы. А контроль над плазмой — дело весьма непростое; она настолько горяча, что ни один материал стенок камеры неспособен удержать ее, и приходится «запирать» ее в магнитном поле, в специальных установках — токамаках, двигаясь внутри полого «бублика» (тора). Обо всех этих проблемах мы рассказывали в статье «Мирный термояд».
Активно работают над решением задачи и в России, и во многих других странах мира. В знаменитом Массачусетском Технологическом Институте (MIT) соответствующий проект носит название Alcator, и здесь с 1993 г. работает экспериментальный токамак C-Mod. Эта установка рекордная: плазма здесь удерживается самым мощным магнитным полем и под самым высоким давлением. Здесь ученые и работают над разрешением технологических трудностей создания управляемого термоядерного синтеза.
Чтобы токамак производил больше энергии, чем потребляет (пока что этого добиться не удается), требуются новые способы контроля за плазмой в нем. И, по словам ученых во главе с Юджином Линем (Yijun Lin) и Джоном Райсом (John Rice), им удалось найти такую возможность, используя радиоволны. Они не дают плазме соприкасаться со стенками камеры и препятствует возникновению в ней турбулентных завихрений, которые заметно снижают эффективность протекания термоядерной реакции.
По словам Юджина Линя, «некоторые из полученных нами результатов стали большим сюрпризом с точки зрения теории»: до сих пор нет стройного теоретического объяснения, почему и как этот подход работает. Но эксперимент показывает однозначно, что метод абсолютно эффективен и окажется более чем полезным для будущих мощных токамаков — например, экспериментального международного проекта ITER, который сейчас возводится во Франции и должен быть готов примерно через 10 лет.
По сообщению MIT Newsroom