Ошибка в расчетах: модели термоядерных реакторов оказались далеки от реальности

Российские и европейские ученые уточнили механизм возникновения так называемых срывов плазмы в термоядерных реакторах. Исследователи выяснили, как возникающие при этом боковые силы воздействуют на стенки вакуумных камер установок. Эти данные помогут повысить стабильность и безопасность реакторов, сообщает Центр научной коммуникации (ЦНК) МФТИ.

Почему это важно

Исследования токамаков показали, что удерживаемый магнитными полями плазменный "бублик" иногда теряет симметрию и форму. В таких случаях он может соприкоснуться со стенками вакуумной камеры, что приводит к резкому охлаждению плазмы и серьезным нагрузкам на конструкцию реактора. Разобраться в этих процессах — ключевая задача для будущих термоядерных установок.

Экспериментальные проверки и неожиданные результаты

Чтобы понять, насколько существующие модели адекватно описывают ситуацию, физики из России, Италии и Чехии провели испытания на итальянской установке RFX. Они оценили боковую силу, воздействующую на три ключевых элемента вакуумной камеры во время срывов плазмы.

Результаты сравнили с прогнозами трех теоретических моделей:

• Миронова-Пустовитова (разработана авторами исследования),
• Риккардо-Уокера-Нолла,
• Захарова.

Корректность моделей: что пошло не так

Исследование выявило значительные расхождения с расчетами:

• Модель Риккардо-Уокера-Нолла завышала боковую силу в 20 раз,
• Модель Захарова давала результаты в три раза выше реальных значений,
• Модель Миронова-Пустовитова была наиболее точной, но недооценивала боковую силу примерно втрое.

Ученые подчеркивают: для точного прогнозирования процессов необходимо серьезно дорабатывать все существующие модели с учетом новых экспериментальных данных.

Что дальше

Работа над пониманием поведения плазмы продолжается. Достигнутые результаты помогут в создании более надежных и устойчивых термоядерных реакторов. Особенно это важно в рамках международного проекта ИТЭР, где разрабатываются перспективные технологии будущего.

Уточнения

Токама́к (тороидальная камера с магнитными катушками) — тороидальная установка для магнитного удержания плазмы с целью достижения условий, необходимых для протекания управляемого термоядерного синтеза.