Что, если бы мы могли использовать энергию, которая питает звёзды, чтобы обеспечить Землю чистой и практически неисчерпаемой энергией? Учёные уверены, что ядерный синтез способен сделать это возможным.
Основным инструментом в исследованиях ядерного синтеза является токамак — устройство, которое использует мощные магнитные поля для удержания плазмы.
Эта плазма должна быть достаточно горячей и плотной, чтобы запустить реакции синтеза, подобные тем, которые происходят в недрах Солнца.
Однако удержание плазмы — сложная задача. На границах плазмы возникают неустойчивости, известные как локализованные краевые режимы (ЛКР), которые приводят к потере энергии и частиц.
Такие явления можно сравнить с солнечными вспышками, которые нарушают стабильность звёздной поверхности.
Исследования на токамаке ASDEX Upgrade, расположенном в Германии, помогли учёным понять, как энергичные частицы взаимодействуют с ЛКР.
Эти частицы играют ключевую роль в поддержании реакции синтеза, обеспечивая необходимую энергию и импульс.
Команда учёных использовала гибридный код MEGA для моделирования взаимодействий частиц с ЛКР, а также сравнила результаты симуляций с реальными экспериментами.
Главный вывод исследования заключается в том, что энергичные частицы способны изменять пространственно-временную структуру ЛКР.
Этот процесс можно сравнить с тем, как сёрфер оставляет следы на волне, катаясь по её поверхности.
"Энергичная частица взаимодействует с волной ЛКР и изменяет её структуру. Наши результаты могут быть использованы для оптимизации методов управления ЛКР", — пояснил Хесус Хосе Домингес-Паласиос Дуран, ведущий автор работы.
Новое исследование, показывает, что взаимодействие энергичных частиц с краевыми режимами может быть использовано для активного управления плазмой.
Это открытие не только поможет минимизировать потери энергии, но и создаст условия для более стабильной работы термоядерных реакторов в будущем.
Эти достижения подчеркивают важность координации экспериментов и моделирования для понимания физики плазмы.
Учёные считают, что подобные подходы позволят достичь главной цели — сделать ядерный синтез доступным, безопасным и эффективным источником энергии для человечества.
Токама́к (тороидальная камера с магнитными катушками) — тороидальная установка для магнитного удержания плазмы с целью достижения условий, необходимых для протекания управляемого термоядерного синтеза.