Технология будущего: безопасная энергия без отходов теперь ближе, чем кажется

Мечта о чистой и почти бесконечной энергии, воспроизводящей процессы Солнца, стала ощутимо ближе. Учёные совершили настоящий прорыв в области термоядерной энергетики — и это может перевернуть всё.

Что случилось?

Международная команда физиков впервые за 70 лет нашла способ эффективно управлять движением частиц в термоядерных реакторах.

Статья, опубликованная в Physical Review Letters, рассказывает о методе, основанном на теории симметрий — принципе, который позволяет упростить невероятно сложные расчёты магнитных полей, необходимых для работы реактора.

Как это работает?

Термоядерные реакторы, включая стеллара́торы и токамаки, удерживают сверхгорячую плазму с помощью мощных магнитных полей.

До сих пор создание этих полей занимало месяцы сложных расчётов. Новый метод позволяет делать это в 10 раз быстрее, без потери точности.

Особенно выигрывают от этого стеллара́торы — сложные, но перспективные реакторы. Теперь их можно проектировать быстрее и дешевле, при этом улучшая характеристики.

Почему это важно?

Одна из главных проблем реакторов — потеря альфа-частиц, выделяемых в ходе синтеза. Они уносят энергию, снижая эффективность. Новый подход помогает удерживать эти частицы дольше, повышая производительность установки.

Те же расчёты можно применять и к токамакам, которые страдают от внезапных выбросов быстрых электронов — они могут повредить оборудование. Новый алгоритм позволяет заранее выявить слабые зоны магнитного поля и усилить их.

Что такое теория симметрий?

Это принцип, при котором свойства системы сохраняются при трансформациях. Например, круг остаётся кругом, даже если его повернуть.

Именно эта идея помогает физикам находить закономерности и упрощать расчёты, в том числе и для реакторов будущего.

Шаг к новой энергии

Если прорыв найдёт применение в реальных установках, термоядерная энергия станет реальным решением глобальных энергетических задач:

• без выбросов CO₂
• без радиоактивных отходов
• с почти бесконечными запасами топлива.

Уточнения

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

Стеллара́тор - тип реактора для осуществления управляемого термоядерного синтеза. Название происходит от лат. stella - звезда, что должно указывать на схожесть процессов, происходящих в стеллараторе и внутри звёзд. Изобретён американским учёным-физиком Л. Спитцером в 1951 году, первый образец построен под его руководством в рамках секретного проекта "Маттерхорн".