Ученые из Принстонской лаборатории физики плазмы обнаружили доказательства наличия ошибок в форме полей в ходе первого 10-недельного запуска эксперимента NSTX-U — флагманского токамака лаборатории — и предложили способы их исправления. Об этом ученые сообщили в журнале Nuclear Fusion.

Для создания термоядерного реактора на Земле необходимы магнитные поля очень большой мощности и высокая температура. Но ошибки в форме таких полей могут существенно снизить их мощность. Такие ошибки приводят к отклонениям от симметричной формы полей в термоядерных установках с токамаком, что может оказать разрушительное воздействие на стабильность и удержание горячей плазмы.

В Принстонской лаборатории физики плазмы исследователи собрали комбинацию экспериментальных данных, детального измерения положения магнитов и компьютерного моделирования отклика плазмы, чтобы найти источник ошибок в полях эксперимента NSTX-U. Анализ выявил спектр малых полей с ошибками — неизбежный результат того, что токамак не может быть абсолютно симметричным, — но большинство из них оказывало легко корректируемое воздействие на плазму.

Тем не менее, по словам ученых, они обнаружили, что даже небольшое смещение магнитных катушек, которые проходят по центру токамака и создают магнитные поля, может породить ошибки, которые отражаются на поведении плазмы. Среди возникших проблем были эффекты магнитного торможения и блокировки, которые не позволяли вращаться внешнему краю плазмы и увеличивали локальный нагрев на плазменных компонентах внутри токамака.

После обнаружения ошибки работу экспериментальной установки приостановили во избежание отказа катушек. Результаты исследования в настоящее время используются «для разработки новых требований к допускам для NSTX-U по мере его модернизации». Благодаря работе ученых были улучшены требования к строению токамака и после еще одной модернизации его мощность может существенно возрасти.