Геометрия токамака и эволюция параметров режима FIRE.
а, плазменная конфигурация режима FIRE в KSTAR. Цвет линий указывает на температуру ионов в килоэлектронвольтах, где 10 кэВ соответствует ≈120 миллионам кельвинов.
b–i, Эволюция основных физических и технических параметров во времени (кадр 25860). b, ток плазмы (I p ), напряженность тороидального магнитного поля на магнитной оси (BT), мощность инжекции нейтрального луча (P NBI ) и мощность нагрева электронного циклотронного резонанса (PECH).
c, коэффициенты усиления удержания энергии по отношению к закону масштабирования ITER89P и IPB98(y,2) (H 89 и H 98y2 ) и накопленная энергия плазмы (W MHD ).
d — усредненная по линии плотность электронов (n e) и усредненную по линии плотность быстрых ионов из расчетов NUBEAM (n fast ).
e, Центральная ионная и электронная температура (T i,0 и T e,0 ).
f, Интенсивность эмиссии Dα .
g напряжение контура.
h, внутренняя индуктивность (l i ), нормализованная бета (β N ) и магнитные флуктуации, обнаруженные катушками Мирнова.
i, Интенсивность излучения линии углерода от C 2+→3+ .
Кредит: Природа (2022). DOI: 10.1038/s41586-022-05008-1

В течение последних нескольких лет ученые пытались создать устойчивые термоядерные реакции внутри электростанций в качестве средства выработки тепла для преобразования в электричество. Несмотря на значительный прогресс, главная цель до сих пор не достигнута. Ученые, работающие над проблемой, столкнулись с трудностями в управлении реакциями синтеза — малейшие отклонения приводят к нестабильности, препятствующей протеканию реакции. Самая большая проблема связана с выделением тепла, которое измеряется миллионами градусов. Материалы, конечно, не могли удержать такую ​​горячую плазму, поэтому она левитирует с помощью магнитов.

Были разработаны два подхода: один называется краевым транспортным барьером — он формирует плазму таким образом, чтобы предотвратить ее выход. Другой подход называется внутренним транспортным барьером, и именно его используют исследователи, работающие в Корейском центре перспективных исследований сверхпроводящих токамаков, где проводятся новые исследования. Он работает, создавая область высокого давления вблизи центра плазмы, чтобы держать ее под контролем.

Исследователи отмечают, что использование внутреннего транспортного барьера приводит к гораздо более плотной плазме, чем при другом подходе, и именно поэтому они решили использовать его. Они отмечают, что более высокая плотность облегчает создание более высоких температур вблизи ядра. Это также приводит к более низким температурам вблизи краев плазмы, что снижает нагрузку на оборудование, используемое для сдерживания.

В этом последнем испытании на объекте команда смогла генерировать тепло до 100 миллионов кельвинов и поддерживать реакцию в течение 20 секунд. Другие команды либо генерировали аналогичные температуры, либо поддерживали свои реакции в течение аналогичного периода времени, но это первый случай, когда и то, и другое было достигнуто в одной реакции.

Затем исследователи планируют модернизировать свое оборудование, чтобы использовать то, что они узнали за последние несколько лет исследований, заменив некоторые компоненты, такие как углеродные элементы на стенках камеры, например, новыми, изготовленными из вольфрама.