Ученые из Принстонской лаборатории физики плазмы (США) нашли способ ослабления разрушительного воздействия убегающих электронов, которые возникают в токамаках. Ключом к открытию стало использование плазменной волны уникального типа, открытой астрофизиком Ханнесом Альвеном. Раньше считалось, что она скорее снижает эффективность термоядерных реакторов, однако новое исследование указывает на пользу волн Альвена для управляемого синтеза.

Альвеновские волны плазмы — низкочастотные электромагнитные явления, которые распространяются вдоль силовых линий магнитного поля. В тороидальных установках магнитного удержания плазмы, или токамаках они ослабляют удержание высокоэнергетических частиц, из-за чего снижается эффективность реакторов.

Однако, согласно результатам нового исследования, у этого процесса есть и положительная сторона: электроны рассеиваются раньше, чем могут создать лавину, способную нанести ущерб компонентам токамака. Как выяснилось, этот процесс повторяется по кругу: беглые электроны создают нестабильности, которые формируют волны Альвена, которые предотвращают образование лавин.

Помимо этого, ученые предложили теорию, объясняющую любопытную цикличность этих взаимодействий. Их результаты согласуются с данным экспериментов с токамаком DIII-D, который проводила компания General Atomics. Также теория прошла успешную проверку на суперкомпьютере Summit Национальной лаборатории Ок-Ридж, пишет Phys.org.

Результаты исследования позволяют разработать новый метод нейтрализации разрушительного воздействия убегающих электронов на оборудование токамаков, в том числе, на международный экспериментальный термоядерный реактор ИТЭР.