Исследователи из Принстонского университета разработали метод, который предсказывает, как токамаки могут реагировать на ошибки в работе электромагнитов. Это поможет инженерам создать первые рабочие термоядерные реакторы.
Чтобы управлять процессом термоядерного синтеза и получать экологически чистую «звездную» энергию на Земле, необходимо приложить немало усилий. Для этого требуется сначала создать ионизированный сверхгорячий газ — плазму. Затем этот газ нужно сжать до такой плотности, чтобы составляющие его частицы начали соединяться друг с другом и образовывать более тяжелые элементы с выделением большого количества энергии.
Чтобы сделать это физики сегодня создают токамаки — установки в форме пончика, которые удерживают плазму с помощью сильных магнитов определенной формы и мощности. Но при работе этих магнитов могут возникать ошибки, которые приводят к плохому удержанию плазмы и остановке термоядерной реакции.
Авторы новой работы, опубликованной в журнале Nuclear Fusion, смогли усовершенствовать прогнозы этих ошибок. Для этого физики использовали данные трех лет экспериментов на экспериментальном токамаке DIII-D в США, теоретические расчеты специалистов проекта ITER, а также результаты исследований на токамаках в Южной Корее, Китае, Великобритании и других странах. Исследователи применили эти данные к закону масштабирования, чтобы спрогнозировать, насколько много ошибок может возникнуть при работе будущего Международного экспериментального термоядерного реактора ITER.
Новый метод позволил предсказать ошибки более точно, чем удавалось до сих пор. Ученые смогли смоделировать широкий спектр условий, которые могут возникнуть при работе больших токамаков, таких как ITER. На основе полученных результатов можно быстро подобрать оптимальные параметры синтеза, которые приблизят проект термоядерного реактора к успеху.