Физика

Наночастицы приблизят управляемый термоядерный синтез

Токамак ASDEX Upgrade, на котором проводился эксперимент

Stephan Jansen/dpa/picture-alliance

Физики из Германии и США выяснили, что впрыск наночастиц бора и нитрида бора в термоядерный реактор приведет к повышению эффективности удержания плазмы в нем. Статья исследователей была опубликована в журнале Nuclear Fusion.

Термоядерный синтез — это процесс, в ходе которого легкие атомные ядра превращаются в более тяжелые. В результате его в качестве побочного продукта выделяется огромное количество энергии, которую можно использовать. Пока что создать стабильный управляемый термоядерный синтез на Земле не удавалось никому, однако он уже многие миллиарды лет хорошо протекает в звездах.

На Земле его пытаются воссоздать в специальных тороидальных камерах — токамаках. Внутри них закачивается горячая плазма, которая затем сжимается мощным магнитным полем. При определенном сжатии и температуре реакционной среды возможна инициация термоядерного синтеза. Однако при таких высоких температурах из стенок токамака в плазму могут попадать частицы вольфрама — металла, из которого они сделаны. Чтобы предотвратить это, сегодня ученые покрывают стенки слоем бора с помощью содержащего этот элемент газа — борана.

Но исследователи из Принстонской лаборатории физики плазмы и Института физики плазмы Общества Макса Планка нашли новый, более эффективный метод «боронизации» стенок токамака. Они распыляли наночастицы твердого бора и нитрида бора на стенки установки и измеряли ее характеристики в экспериментах. Оказалось, что впрыскивание частиц бора не только предотвращает попадание вольфрама в плазму, но и дает тот же эффект, что и введение азота — увеличение стабильности ионизированного газа в сильных магнитных полях.

Также при новом методе ученые могут проводить боронизацию прямо во время термоядерного синтеза, без остановки токамака. К тому же использование наночастиц гораздо безопаснее борана — этот газ взрывоопасен и ядовит. Новый метод также позволяет ученым просто создавать плазму низкой плотности. Это важно потому, что низкая плотность позволяет подавлять нестабильность плазмы магнитными импульсами, что, в свою очередь, увеличивает эффективность синтеза.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.