Науковці розв’язали 70-річну проблему ядерного синтезу, що відкриває доступ до безмежної енергії

Фізики здійснили прорив у сфері термоядерного синтезу — науковці знайшли спосіб розв’язати проблему, яка понад 70 років заважала реалізувати ідею стабільної та безпечної термоядерної енергетики. Йдеться про втрату високоенергетичних альфа-частинок у реакторах типу стеларатора, які мають утримувати плазму за допомогою складних магнітних полів. Ці частинки — ключовий компонент у підтриманні реакції, але через «дірки» в магнітному полі вони залишають плазму, зупиняючи синтез.

Дослідження опубліковане в журналі Phys­i­cal Review Let­ters. У ньому пропонується новий підхід, заснований на використанні теорії симетрії. Цей метод дозволяє точно виявляти слабкі місця в магнітному полі та коригувати їх без потреби в надпотужних обчислювальних системах, що досі були необхідними для моделювання поведінки частинок у реакторах за класичними законами фізики.

Розроблений метод дає змогу значно прискорити проєктування стелараторів — одного з двох головних типів реакторів, що використовуються у термоядерних дослідженнях. Новий підхід також може бути застосований до токамаків — іншого популярного типу реакторів, де замість альфа-частинок втрачаються електрони, які можуть пробити захисну оболонку реактора. В обох випадках усунення дефектів магнітного поля означає підвищення безпеки та ефективності майбутніх установок.

Термоядерна енергія базується на тому самому процесі, що відбувається в ядрі Сонця — злиття легких атомів у важчі з виділенням величезної кількості енергії. На відміну від традиційних АЕС, термоядерні реактори не створюють радіоактивних відходів і не викидають парникових газів, що робить їх екологічно чистим джерелом енергії.

Автори дослідження вважають, що їхня розробка є суттєвим кроком до створення комерційних термоядерних електростанцій. Це дозволить людству у перспективі отримувати дешеву, стабільну та майже безмежну енергію — без ризиків, пов’язаних із традиційною ядерною енергетикою.