Прорив у фізиці: вчені знайшли короткий шлях до отримання безмежної енергії

У ядрі Сонця відбувається термоядерний синтез, під час якого ядра атомів водню зливаються, утворюючи ядра гелію з виділенням величезної кількості енергії. Якщо вдасться відтворити стабільний термоядерний синтез на Землі, то він забезпечить людство практично безмежною чистою термоядерною енергією. Американські фізики запропонували спосіб прискорити досягнення термоядерного синтезу. Вони запропонували короткий шлях до запалювання — стану, за якого плазма в реакторі здатна підтримувати необхідну температуру за рахунок реакції синтезу, що в ній відбувається. Дослідження опубліковано в журналі Physical Review Letters, пише ScienceAlert.

Запалювання термоядерного синтезу — це момент, коли реакція синтезу, тобто злиття ядер атомів ізотопів водню, може повністю підтримувати сама себе. При цьому енергія, що виділяється, перевищує кількість енергії, необхідну для запуску термоядерного синтезу в дуже гарячій плазмі всередині реактора.

Автори дослідження зазначають, що вчені зараз витрачають дуже багато енергії на запуск термоядерного синтезу в експериментальних термоядерних реакторах типу "токамак". Однак фізики пропонують більш ефективний спосіб із значно меншими витратами енергії.

В основі дослідження лежить розширена версія концепції, розробленої ще близько 70 років тому, яка визначає умови для досягнення запалювання термоядерного синтезу в реакторі. Вчені доповнили розрахунки чотирма важливими факторами: накопиченням продуктів синтезу у вигляді гелію, потраплянням у плазму домішок зі стінок реактора, випромінюванням, що виходить, та витоком тепла з плазми. Таким чином, за словами фізиків, вони отримали більш реалістичне уявлення про те, як має бути влаштований термоядерний реактор.

Розрахунки показали, що спочатку потрібно нагріти плазму до надзвичайно високої температури, а потім збільшити її щільність, а не навпаки. Також дослідження показало, що навіть незначна кількість вольфраму, яким планують покривати стінки майбутніх термоядерних реакторів, може призвести до зриву термоядерного синтезу. Отже, плазму потрібно захистити від потрапляння вольфраму.

Також фізики виявили природні "гальма" термоядерного синтезу. Виявилося, що витоки тепла та випромінювання можуть не тільки сприяти підтримці стабільності термоядерного синтезу, але й ускладнюють запуск його запалювання.

Це дослідження свідчить, що термоядерна енергія може стати реальністю набагато раніше, ніж передбачається. За поточними оцінками, отримати термоядерну енергію у великих обсягах вдасться лише через кілька десятиліть.

Інші новини науки

• Вчені створили на Землі найгарячіше місце в Сонячній системі під час експериментів із термоядерним синтезом.
• Біля Сонця помітили дивний об’єкт: це може бути корабель інопланетян довжиною 4 км.