МОСКВА, 25 января (BigpowerNews) – Американские ученые показали, что
управляемый термоядерный синтез можно получить, имитируя магнитное поле Земли и
других небесных тел, сообщается в статье исследователей, опубликованной в
он–лайн выпуске журнала Nature Physics.
Управляемый термоядерный синтез – реакция слияния ядер атомов легких
элементов, которая потенциально является экологически чистым и практически не
ограниченным источником энергии.
В результате многолетнего эксперимента с установкой, центральной частью
которой является левитирующий в пространстве сверхпроводящий магнит, создающий
очень сильное магнитное поле, напоминающее по форме магнитное поле Земли,
ученые показали, что такие магнитные поля могут использоваться для управления
потоками плазмы в ядерных реакторах, предназначенных для контролируемого
процесса слияния ядер легких элементов.
В природе реакции термоядерного синтеза протекают в недрах звезд, в том
числе и Солнца, где под воздействием огромных температур и давлений происходит
слияние атомов водорода с образованием гелия и выделением колоссального
количества энергии. Люди научились воспроизводить эту реакцию в неуправляемом
режиме при создании водородных бомб. Расчеты физиков еще в прошлом столетии
показали, что человечество может добиться и управляемого термоядерного синтеза,
при котором реакция слияния ядер будет протекать плавно, а ее энергия может
быть использована в мирных целях.
Тем не менее, техническая реализация этого проекта оказалось намного более
сложной, чем казалось изначально. Одним из подходов, который разрабатывается в
рамках проекта международного термоядерного экспериментального реактора ИТЭР
(International Thermonuclear Experimental Reactor, ITER), является запуск
процесса слияния ядер в тонком кольце плазмы: атомов изотопов водорода,
разогретых до миллионов градусов Цельсия. Процесс удерживается и сжимается
магнитными полями в камере, напоминающей по форме тор, геометрическую форму
привычного всем бублика. Этот подход считается в настоящее время приоритетным,
а альтернативой этой технологии является запуск слияния ядер под воздействием
мощного лазерного излучения.
Группа ученых из Массачусетского технологического института и Колумбийского
университета в США сумела продемонстрировать еще один альтернативный подход к
созданию реакторов по слиянию ядер. Конструкция в данном случае основана на
космических наблюдениях за тем, как магнитные поля планет взаимодействуют с
космическими потоками заряженных частиц.
В своих экспериментах ученые сумели создать в искусственных условиях
магнитное поле, напоминающее по силе и геометрической форме поле Земли и
показать, что воздействие такого поля на потоки плазмы – разогретые до 10
миллионов градусов атомы гелия – приводит к возникновению в них турбулентности.
Наиболее важным открытием является то, что эта турбулентность, вопреки
турбулентности, наблюдаемой в других случаях, приводит к дополнительному сжатию
плазмы, что крайне важно для возможности запуска управляемой реакции по слиянию
ядер.
Центральным элементом экспериментальной установки, в которой создается
«планетарное» магнитное поле, является огромные 500 килограммовый
сверхпроводящий магнит, который представляет собой бубликоподобное кольцо из
нержавеющей стали, внутрь которого помещена катушка из сверхпроводящего кабеля.
Магнит помещен в специально сконструированную камеру, заполненную гелием. При
этом камера дополнительно снабжена двумя электромагнитами, один из которых
предназначен для удерживания сверхпроводящего магнита в левитирующем состоянии
в центре камеры, а второй – для создания в сверхпроводящей катушке огромного
тока более чем в миллион ампер, который и задает в камере огромное по силе
магнитное поле. Левитация же необходима, чтобы силовые линии этого магнитного
поля не искажались деталями конструкции, удерживающими сверхпроводящий
магнит.
«Это первый эксперимент в своем роде и нам удалось показать, что он
действительно может стать альтернативой другим подходам по запуску в условиях
Земли реакции управляемого термоядерного синтеза», – сказал Джей Кеснер (Jay
Kesner), ведущий исследователь, занятый в проекте, слова которого приводит
пресс–служба Массачусетского технологического института, передает РИА
Новости.