Устранена 70-летняя проблема в ядерном синтезе: США в 10 раз приблизили человечество к чистой и безопасной энергии

Американские исследователи сделали значительный шаг вперёд в создании термоядерных реакторов, решив задачу, которая сдерживала прогресс в ядерном синтезе последние 70 лет. Это открытие существенно ускоряет разработку стеллараторов — перспективных термоядерных установок — в десять раз и приближает человечество к достижению чистого, безопасного и практически неисчерпаемого источника энергии. Об этом сообщили учёные из Техасского университета в Остине, Национальной лаборатории Лос-Аламоса и компании Type One Energy Group.

Ядерный синтез, имитирующий процессы внутри звёзд, предлагает энергию без выбросов парниковых газов и долгосрочных радиоактивных отходов. Однако основной трудностью была утечка высокоэнергетичных альфа-частиц из магнитных полей реактора. Эти частицы, играющие ключевую роль в поддержании высокой температуры плазмы, часто терялись из-за невидимых дефектов магнитной структуры, что снижало эффективность реакции.

Стеллараторы используют сложные магнитные катушки для создания «магнитной бутылки», удерживающей плазму. Даже небольшие нарушения в магнитном поле могли привести к потере частиц. Традиционные методики, опиравшиеся на законы Ньютона, требовали огромных вычислительных ресурсов и занимали много времени, вынуждая инженеров рассматривать сотни конфигураций катушек.

Новая методика, разработанная командой, использует теорию симметрии, что позволяет быстро и точно находить и устранять магнитные дефекты. Этот подход сокращает время проектирования на 90%, требуя лишь десятую часть предыдущих вычислительных мощностей. «Мы решили задачу, остававшуюся нерешённой почти 70 лет», — отметил Джош Бурби, ведущий автор исследования. — «Это коренным образом меняет подход к созданию реакторов».

Метод также применим к токамакам — другой разновидности термоядерных реакторов. В них утечка частиц может вызвать появление «убегающих» электронов, способных повредить стенки реактора. Новый подход позволяет выявлять уязвимости в магнитных полях.

Источник: iXBT