Ученые США ускорили разработку термоядерных реакторов

Многолетняя проблема в разработке практических термоядерных реакторов наконец нашла свое решение.

Исследователи из Техасского университета в Остине, Лос-Аламосской национальной лаборатории и компании Type One Energy Group представили революционный метод проектирования термоядерных реакторов, который отличается большей скоростью и точностью – это прорыв, способный изменить подход к разработке и поставке чистой, неограниченной энергии.

Новая технология позволяет инженерам проектировать более эффективные термоядерные реакторы, особенно стеллараторы, с ранее немыслимой скоростью, устраняя ключевое узкое место в магнитном удержании плазмы.

Термоядерные реакторы стремятся воспроизвести процесс генерации энергии Солнца, синтезируя атомные ядра в перегретой плазме для высвобождения огромного количества энергии.

Однако основной проблемой всегда было удержание этой нестабильной плазмы, ее поддержание в достаточно горячем состоянии для самоподдерживающейся термоядерной реакции.

Магнитные термоядерные реакторы, такие как стеллараторы и токамаки, используют сложные магнитные поля для захвата этих высокоэнергетических частиц.

Тем не менее, даже в самых передовых конструкциях термоядерных реакторов мельчайшие несовершенства магнитного поля позволяют частицам ускользать – это критический сбой, из-за которого плазма слишком быстро остывает, прекращая реакцию.

До недавнего времени выявление этих магнитных «утечек» в термоядерных реакторах требовало огромных вычислительных мощностей. Ньютоновские симуляции, хотя и точны, занимают слишком много времени, особенно при проектировании и тестировании тысяч конфигураций реакторов.

В качестве обходного пути инженеры использовали более быстрый, но менее точный метод, называемый теорией возмущений, однако это часто приводило к ошибочным конструкциям, замедляющим разработку.

Новый метод, основанный на теории симметрии, предлагает революционный третий путь: он соответствует точности полномасштабных симуляций, но работает до 10 раз быстрее.

Это позволяет ученым моделировать и совершенствовать термоядерные реакторы значительно оперативнее, резко сокращая циклы проектирования и затраты.

Хотя это нововведение в первую очередь приносит пользу конструкциям стеллараторов – типа термоядерных реакторов, известных своей сложной магнитной геометрией, – оно также применимо и к токамакам.

Эти реакторы сталкиваются с другой, но связанной проблемой: убегающими электронами, которые могут повредить стенки реактора. Новая модель помогает выявлять потенциальные пути утечки и для этих частиц, повышая надежность всех систем магнитных термоядерных реакторов.

Этот прорыв в проектировании термоядерных реакторов произошел в решающий момент. Частные компании, такие как Type One Energy, активно стремятся коммерциализировать технологию стеллараторов, и новый метод моделирования может сократить сроки разработки на годы.

Исследование, финансируемое Министерством энергетики США, представляет собой критически важный шаг на пути к превращению термоядерных реакторов в жизнеспособный, масштабируемый источник энергии для всего мира.

Ускоряя проектирование более стабильных и эффективных термоядерных систем, это нововведение приближает человечество к будущему, основанному на чистой и изобильной энергии.