Чтобы запустить реакцию термоядерного синтеза на Земле, раскаленную плазму нужно защитить от внешних воздействий. Ученые из Принстонской лаборатории физики плазмы при Министерстве энергетики США разобрались, как предотвратить наиболее опасные срывы.

В основе открытия физиков Принстонской лаборатории лежат так называемые разрывные моды. Это участки нестабильности в плазме, которые создают магнитные острова — источники плазменных срывов. Эти напоминающие пузыри острова разрастаются и запускают разрушительные явления, из-за которых реакция синтеза прекращается, а токамак получает повреждения, пишет Phys.org.

Еще в 70–80-х годах прошлого века физик-теоретик Алан Райман обнаружил, что использование радиочастотных волн для направления движения плазмы может стабилизировать разрывные моды и снизить риск срывов.

Тогда, однако, он и его коллеги не обратили внимания на то, что небольшие пертурбации в температуре плазмы могут улучшить процесс стабилизации, как только достигнут порог мощности. Сейчас Райман и его коллега Нэт Фиш фактически вернулись назад на 35 лет и продолжили нить рассуждения. Их нынешние выводы очень важны для достижения термоядерного синтеза.

Райман и Фиш открыли, что общее воздействие процесса температурных колебаний создает концентрацию высокочастотной мощности внутри острова, которая сдерживает его рост. Когда она достигает порогового значения, происходит температурный скачок, который серьезно усиливает стабилизационный эффект.

Это позволяет контролировать магнитные острова очень большого размера, что раньше считалось невозможным.

Открытие американских физиков может оказаться особенно значимым для проекта ITER — международного токамака, строящегося на территории Франции. Сейчас ученые планируют изучить открытый ими механизм во всех деталях и провести серию экспериментов.

В середине 2019 компания First Light Fusion обещает представить технологию управляемого термоядерного синтеза и предоставить источник дешевой и безопасной энергии. К 2024 компания намерена достичь экономической выгоды и добиться того, что реактор будет вырабатывать энергии больше, чем нужно для запуска реакции.