Исследователи нашли причину катастрофических потерь тепла в плазме, из-за которых реакторы не могли работать стабильно, и приблизились к созданию реальной термоядерной энергии
Японские физики совершили фундаментальное открытие, объяснив механизм аномальной теплопередачи в плазме — главную проблему, которая десятилетиями не позволяла достичь стабильного управляемого термоядерного синтеза. Исследование проводилось на крупнейшем в мире сверхпроводящем реакторе типа «стелларатор» — Большом спиральном устройстве (Large Helical Device).
Учёные обнаружили, что тепло из центра плазмы, разогретой до температур свыше 100 миллионов градусов Цельсия, практически мгновенно «перебрасывается» к холодным стенкам реактора. Этот эффект, напоминающий точный дальний пас в футболе, происходит не за счёт постепенной диффузии, а из-за возникновения особого типа турбулентности.
Оказалось, что турбулентные структуры в плазме за доли миллисекунды создают прямую связь между удалёнными областями — горячим ядром и холодной периферией. Это позволяет энергии мгновенно преодолевать огромное расстояние, минуя промежуточные слои, что и приводит к катастрофическим потерям и срыву реакции.
«Мы впервые смогли напрямую наблюдать и объяснить механизм, который десятилетиями оставался главным препятствием на пути к управляемому термоядерному синтезу», — заявили исследователи.
Открытие носит ключевой практический характер. Понимание физики процесса позволяет начать разработку методов подавления этой аномальной турбулентности. Контроль над теплопотерями — необходимое условие для достижения устойчивого и энергетически выгодного режима горения плазмы, когда выделяемая энергия превышает затраченную на её разогрев.