К термоядерной энергии — новым путём: новый метод удержания плазмы, который может сделать термоядерную энергию реальностью

Термоядерный синтез — мечта человечества об источнике чистой и практически безграничной энергии. Однако на пути к ее осуществлению стоит сложнейшая задача — удержание раскаленной плазмы, температуры которой превосходят температуру ядра Солнца. Для этого используются магнитные поля, создающие своего рода «магнитную бутылку». Долгое время ученые концентрировались на создании так называемых омнигенных магнитных полей, обладающих специфическими свойствами, обеспечивающими эффективное удержание плазмы. Но что, если существуют и другие, менее изученные пути?

Группа исследователей из Национальной лаборатории термоядерного синтеза CIEMAT в Мадриде предложила революционный подход, который может перевернуть наше представление о магнитном удержании плазмы. Вместо стремления к полной омнигенности, они предлагают принцип «кусочной» омнигенности. Что это означает?

Представьте себе поверхность обычного бублика (тора). В традиционных стеллараторах — устройствах для магнитного удержания плазмы — магнитное поле формирует вложенные друг в друга тороидальные поверхности, удерживающие плазму. Омнигенность подразумевает оптимизацию всего поля в целом для равномерного удержания частиц на этих поверхностях. Испанские ученые предлагают иной подход: разбить каждую такую поверхность на отдельные участки и оптимизировать каждый из них независимо.

Такая «мозаичная» оптимизация, по мнению авторов исследования, может не только достичь эффективности, сравнимой с омнигенными полями, но и существенно упростить конструкцию реактора. Создание идеально омнигенного поля требует сложных и дорогостоящих катушек, что значительно усложняет и удорожает строительство термоядерных установок. История проекта National Compact Stellarator Experiment, преждевременно закрытого из-за технических сложностей, служит ярким примером этих трудностей.

Кусочная омнигенность открывает гораздо более широкое пространство для маневрирования при проектировании магнитных систем. Появляется возможность выбирать из множества вариантов конфигураций, оптимальных с точки зрения как эффективности удержания плазмы, так и технологической реализуемости.

Конечно, новая концепция требует тщательной проверки. Предстоит исследовать множество физических аспектов кусочно-омнигенных полей: оценить потери энергии на турбулентные процессы, определить оптимальную форму катушек и множество других параметров. Для этого потребуются совместные усилия специалистов в различных областях: от теоретической физики до инженерного проектирования.

Работа исследователей из CIEMAT — это смелый шаг за пределы устоявшихся представлений. Возможно, именно этот новый подход, отказавшийся от догмы абсолютной омнигенности, приблизит нас к реализации мечты о термоядерной энергии. Время покажет, насколько оправданы эти надежды, но перспективы, безусловно, внушают оптимизм.