LHD — це найбільший у світі надпровідний пристрій для утримання плазми, що використовує магнітну конфігурацію геліотрона (Фото: NIFS)Точність вимірювань зросла втричі. Японські вчені досягли прориву у термоядерних дослідженнях
Дослідники з Національного інституту науки про термоядерний синтез (NIFS) у Японії повідомили про значний прорив у своїй роботі з пристроєм Large Helical Device (LHD) — найбільшим у світі надпровідним апаратом для утримання плазми.
Зробити резюме статті: ChatGPT
Вчені розробили нову техніку, яку назвали «електростатичною лінзою», і завдяки цьому змогли подвоїти або навіть потроїти ефективність одного з головних інструментів для вимірювання параметрів плазми. Це дозволило значно підвищити точність вимірювань електричного потенціалу всередині плазми — однієї з ключових характеристик для майбутніх термоядерних реакторів.
«Досягнення високоточної та стабільної діагностики внутрішньої структури потенціалу в реакторних плазмах є надзвичайно важливим для подальших досліджень і проєктування термоядерних установок», — зазначили автори дослідження.
Щоб отримати енергію, подібну до тієї, що утворюється на Сонці, науковці повинні утримувати плазму при температурах понад 100 мільйонів градусів. Для цього вони використовують систему Heavy Ion Beam Probe (HIBP) — вона «стріляє» у плазму потоком іонів золота, щоб виміряти електричний потенціал всередині.
Однак досі існувала проблема: коли вчені збільшували силу струму в пучку, іони починали розширюватися ще до потрапляння в прискорювач через власний зарядовий ефект, і більшість частинок втрачалася.
«При високих струмах пучок розширюється через ефект просторового заряду, що призводить до значних втрат перед входом у прискорювач», — пояснили дослідники.
Замість дорогих і складних змін обладнання команда запропонувала простіше рішення. Вони змінили розподіл напруги між електродами у вже наявному прискорювачі, перетворивши його на електростатичну лінзу, яка фокусує потік іонів і запобігає його розсіюванню.
Моделювання показало, що така конфігурація дозволяє досягти ефективності передавання пучка понад 95%.
Під час експериментів у плазмі підтвердилося, що сила пучка збільшилася у два-три рази, а система змогла фіксувати швидкі зміни електричного потенціалу, коли вмикали або вимикали різні системи нагріву плазми.
«Метод, розроблений у цьому дослідженні, є практичним і компактним рішенням для оптимізації транспорту важких іонних пучків. Його можна застосовувати й в інших системах діагностики або прискорювачах, які потребують потужних пучків», — підсумували автори.
Цей прорив наближає вчених до створення більш точних і стабільних термоядерних реакторів, що зможуть забезпечити людство чистою та майже невичерпною енергією.