Рига: -7.9°С
Неожиданная красота в недрах реактора ST40
Британский стартап Tokamak Energy, занимающийся разработкой компактных термоядерных реакторов, представил общественности уникальные видеоматериалы, демонстрирующие поведение сверхгорячей плазмы в их сферическом токамаке ST40. Захватывающая съемка, выполненная с невероятной скоростью 16 000 кадров в секунду, открывает исследователям беспрецедентный визуальный доступ к экстремальным физическим процессам, лежащим в основе термоядерного синтеза.
Каждый зафиксированный цветной импульс, длящийся около одной пятой секунды, несет ценную информацию. Эти кадры становятся важнейшим инструментом для специалистов, стремящихся повысить эффективность будущих коммерческих реакторов. Хотя сама реакция слияния атомов дейтерия и трития, выделяющая колоссальную энергию и не оставляющая долгоживущих радиоактивных отходов, еще далека от промышленных масштабов, подобные технологические прорывы в визуализации приближают эту цель.
Цветовая палитра экстремальных явлений
Специалисты Tokamak Energy объяснили, что именно означают различные оттенки на видео. Ярко-розовое свечение, видимое на записи, представляет собой границу более «холодной» водородной (в данном случае, дейтериевой) плазмы. Ядро же плазмы настолько раскалено, что не излучает в видимом спектре, оставаясь невидимым для камеры.
Особенно интересны зеленые полосы. Они возникают в результате введения в плазму гранул лития. Когда эти частицы попадают в более холодные внешние области, они светятся багрово-красным светом. По мере того как они проникают глубже, ионы лития (Li⁺) теряют электрон и начинают испускать зеленовато-желтый свет, следуя по траектории силовых линий магнитного поля, что позволяет ученым наглядно проследить за движением материала.
«Цветная камера особенно полезна для подобных экспериментов. Она помогает нам сразу определить, излучают ли введенные нами газообразные примеси в ожидаемом месте и проникают ли литиевые порошки в ядро плазмы», — комментирует физик-плазмолог Лаура Чжан.
Изучение режимов радиатора X-point
Съемка была сделана в ходе изучения режимов работы так называемого радиатора X-point (XPR). Этот подход нацелен на то, чтобы эффективно отводить тепло от плазмы, охлаждая ее до того, как она достигнет внутренних стенок реактора. Это критически важно для уменьшения износа дорогостоящих компонентов установки без снижения производительности самой реакции.
Использование цветной камеры обеспечивает мгновенную обратную связь, позволяя оперативно настраивать параметры и сравнивать визуальные данные с результатами спектроскопии. Это ускоряет понимание того, как различные компоненты — топливо и защитные материалы — взаимодействуют в условиях, имитирующих процессы внутри звезд.
Перспективы и технологический фон
Хотя эксперты полагают, что коммерческая термоядерная энергия может стать реальностью не ранее чем через десятилетие, прогресс в инструментарии, таком как эта высокоскоростная камера, является важным шагом. В 2022 году ST40 уже продемонстрировал достижение температуры плазмы в 100 миллионов градусов Цельсия — ключевой порог для синтеза. В настоящее время Tokamak Energy, работая в партнерстве с государственными структурами США и Великобритании в рамках программы LEAPS, активно использует литий для улучшения удержания плазмы.
Термоядерный синтез остается одной из самых многообещающих путей к получению чистого, практически неисчерпаемого источника энергии, и такие визуальные достижения превращают абстрактную физику в нечто осязаемое и наблюдаемое.
Следите за новостями на других платформах: