Физики из Принстона переписали главное уравнение термояда и нашли маршрут к зажиганию, который требует заметно меньше энергии. Семь десятилетий учёные «лезли в гору» — теперь выяснилось, что есть обходной путь.
С 1950-х физики сверяются с критерием Лоусона — формулой условий, при которых плазма сама поддерживает термоядерное горение. Но критерий показывает финиш, а не лучший маршрут к нему.
Большинство проектов сначала повышают плотность плазмы, а потом вкладывают гигантскую энергию на нагрев. Новый расчёт предлагает обратный порядок — и это обходит самые энергозатратные участки.
В математическом «ландшафте» энергии есть перевал — седловина Кордея, разделяющая плазму, которой ещё нужен внешний нагрев, от той, что горит сама.
Раньше эти эффекты считали по отдельности. Учёт их вместе резко меняет картину — то, что «работало на бумаге», оказывается труднее в жизни.
Даже там, где расчёты усложняют задачу, они же подсказывают решения — и оба уже давно изучаются в PPPL.
Покрытие внутренних стенок жидким литием не даёт вольфраму попасть в плазму и лучше удерживает тепло — условия зажигания становятся достижимее.
Если выровнять спины ядер до реакции, скорость термоядерного синтеза вырастает — топливо «настроено» на слипание.
Путь «сначала нагрев» пока не проверен вживую — плазма в установках не достигает нужных температур. Команда проверит его в компьютерных симуляциях.
Цель — дать отрасли единый, более реалистичный способ оценивать проект реактора до начала стройки и не делать дорогих ошибок.
Новые маршруты зажигания и десятки частных компаний приближают пилотные станции к реальности уже сейчас.
Это финишная черта, а не карта. Она не объясняет, как именно достичь зажигания.
В отличие от реактора деления, термояд держит топливо лишь на секунды: при сбое плазма остывает и горение гаснет.
Те же утечки, что мешают зажиганию, гасят «тепловой разгон» и удерживают плазму в устойчивом состоянии.
Одна примесь на 10 000 частиц способна удвоить требуемое давление — крошечная доля с огромным эффектом.
В трёх измерениях нужное давление может превысить предел устойчивости плазмы — мелочь решает судьбу проекта.
Солнце у нас в кармане — осталось научиться его правильно разжигать. И теперь, похоже, физики знают короткий путь.