Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
Проведено исследование ядерного синтеза протон-бор, при котором не выделяются нейтроны
Физики из МФТИ и Объединенного института высоких температур РАН, работающие над фундаментальными проектами в области физики плазмы и управляемого ядерного синтеза, объявили о значительных продвижениях в изучении безнейтронной (без выделения нейтронов) реакции ядерного синтеза протон–бор. Исследование демонстрирует новый подход к синтезу, который может стать основой для создания экологически чистых источников энергии в будущем.
Работа опубликована в журнале Frontiers in Physics (Fusion Plasma Physics). За последние десятилетия интерес к термоядерной реакции синтеза протон-бор значительно возрос из-за перспективы ее использования как источника «чистой» энергии без опасного нейтронного излучения, характерного для термоядерных реакций с традиционным топливом, например, дейтерий–тритий. В течение многих лет исследование реакции протон-бор сталкивалось с трудностями, поскольку для нее требовалось получить плазму с очень экстремальными параметрами.
Наиболее существенным вызовом было достижение достаточно высоких энергий частиц (~ 100 кэВ и более), необходимых для инициирования данной реакции. Все предыдущие исследования, начиная с пионерской работы 2005 года В.С.Беляева с коллегами из ЦНИИМАШа, были сфокусированы на использовании для этой цели лазеров, и в последние годы был достигнут значительный прогресс в изучении лазерного безнейтронного синтеза протон–бор. За прошедшие годы в основном в зарубежных лазерных экспериментах был зарегистрирован все более растущий выход α-частиц. Однако интерес представляют и другие подходы к реализации синтеза протон–бор.
Помимо существующих и активно развивающихся различных лазерных схем, реализация реакции протон–бор в одном устройстве для создания и удержания плазмы без внешнего воздействия лазеров или протонных пучков на борную мишень также является очень перспективным направлением. В частности, совсем недавно было впервые получен синтез протон–бор при помощи магнитного удержания плазмы, с использованием инжекции порошка бора и высокоэнергетических водородных пучков. Несколько ранее, в 2021 году, впервые в мире было продемонстрировано ускорение и удержание протонов и ионов бора в одном миниатюрном устройстве на основе наносекундного вакуумного разряда (НВР) с последующим выходом α-частиц из реакции протон–бор.
Недавняя работа российских ученых связана с дальнейшим исследованием механизмов реакции синтеза протон–бор в НВР, где создается и удерживается плазма, в которой идут безнейтронные реакции. Ученые стремились оптимизировать условия для увеличения выхода альфа-частиц, что в будущем может обеспечить эффективное и безопасное производство энергии, а в ближайшей перспективе служить источником α-частиц для медицины, в промышленной электронике и других современных технологиях.
В моделировани «горячей» плазмы были использованы полный электродинамический код и метод частиц в ячейках (Particle-in-Cell, PiC), что позволило подробно изучить процессы, ведущие к реакции протон–бор в осциллирующей плазме НВР. Ученые сосредоточились на таких параметрах, как размер виртуального катода, в поле которого происходят ядерные реакции, и его влияние на выход альфа-частиц при разных геометриях анода и катода.
В предыдущих исследованиях ученые использовали тот же метод моделирования, чтобы понять, какая форма, расположение электродов и другие параметры в устройстве НВР для ядерного синтеза помогут достичь максимального выхода альфа-частиц. Альфа-частицы — это единственные продукты, возникающие в результате ядерной реакции между протонами и ионами бора, что и делает эту реакцию крайне привлекательной как для современных приложений, так и энергетики будущего. Максимальный выход альфа-частиц — это ключевой показатель успешности реакции, указывающий на эффективность удержания плазмы и процессов ядерного синтеза.
В новом исследовании ученые представили результаты моделирования, в котором они проанализировали геометрию электродов, использовавшуюся ранее в первых реальных экспериментах. Оказалось, что выбранная ранее форма электродов была далека от оптимальной. Это значит, что конструкция, в которой проводились первые эксперименты 2021 года, не обеспечивала наилучшие условия для достижения максимального выхода альфа-частиц.
Несмотря на неидеальную первоначальную конфигурацию электродов, моделирование показало наличие в ней альфа-частиц, но главное, что если увеличить объем анода, т. е. части пространства, где происходит ядерная реакция, количество реакций возрастает. Это означает, что анод с большим диаметром может позволить большему числу протонов и ионов бора совершать встречные столкновения, что увеличивает шанс на успешный синтез и величину выхода реакции. Ученые также установили, что при увеличении радиуса анода до 0.5 см выход альфа-частиц достигает максимального значения, а после этого перестает расти. Это говорит о наличии определенных ограничений, связанных со спецификой осцилляций ионов разной массы и заряда в НВР.
Такое исследование и его результаты, в частности, определяют параметры планируемых новых экспериментов по синтезу протон–бор, а в целом помогают лучше понять, какие параметры устройства для получения термоядерного синтеза необходимы для оптимизации процессов ядерного синтеза, что может привести в дальнейшем к созданию новых компактных и легко управляемых источников альфа-частиц для практики, а также более эффективным и безопасным будущим технологиям получения энергии на основе термоядерного синтеза.
«Мы открыли новый подход в области анейтронных реакций, продемонстрировав, что протон-борная термоядерная реакция возможна без внешних источников, таких как лазеры или протонные пучки. Понимание механики этой реакции откроет путь для создания безопасных и эффективных источников энергии», — сообщил Степан Андреев, начальник отдела радиофотоники МФТИ.
По итогам моделирования в работе был сделан общий вывод о том, что образование более объемного потенциального колодца (шире по радиусу и удлиненного вдоль оси разряда) с четко выраженными колебаниями протонов и ионов бора в нем обеспечивает заметное увеличение выхода α-частиц.
Исследование представляет собой важный шаг в области термоядерной физики и открывает новые возможности для практического применения технологии, основанной на слиянии протона и бора. Следующие шаги в этой области, включающие дальнейшие эксперименты и дополнительные компьютерные симуляции, могут привести к ряду открытий, которые будут полезны как для науки, так и для промышленности.
Telegram 
Дзен 
VK Согласно гипотезе о так называемой Еврогондване, в эпоху динозавров Европа, как часть северного суперконтинента Лавразия, еще не полностью отделилась от южного суперконтинента Гондвана и животные могли свободно мигрировать между Европой и Африкой. Однако новый анализ найденных в Венгрии костей первобытного крокодила показал, что его сходство с гондванскими видами обусловлено не близким родством, а схожим образом жизни.
Треть века назад Штаты и Мексика подписали Североамериканское соглашение о свободной торговле. Авторы новой научной работы показали, что это спровоцировало рост войн между бандами и подъем смертности среди молодых мужчин на десятки процентов — но только в тех зонах, которые были интересны картелям. Всего после подписания соглашения в Мексике было убито (оценка с учетом исчезнувших трупов) более 0,85 миллиона человек.
Новые данные показали, что удар зонда DART не только изменил орбитальный период небольшого спутника Диморфа вокруг его «родителя» Дидима, но и вызвал небольшое изменение движения всей бинарной системы вокруг Солнца. Эти результаты укрепляют уверенность ученых в том, что технология кинетического удара, при заблаговременном обнаружении опасного объекта, может помочь отклонить потенциально опасный астероид от столкновения с Землей.
Одна сторона сыплет более дорогими и сложными баллистическими ракетами, другая — относительно дешевыми крылатыми. Но при этом первая на порядок беднее второй. А что у них с технологическим уровнем для наземной войны, и почему, кстати, глава второй избегает даже самого этого слова? Попробуем разобраться в реальных возможностях военных машин сторон потенциально самого опасного конфликта 2026 года.
Российские ученые из МФТИ с коллегами из Института прикладной математики им. М. В. Келдыша РАН и Института физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН разработали инновационный метод для расчета равновесного распределения несмешивающихся жидкостей в пористой среде. Результаты применения этого метода можно использовать в разработках по повышению нефтеотдачи и гидрологии, а также геологического СО2-хранения.
Запасы лития в России требуют переоценки и могут оказаться в разы выше, чем считалось до 2025 года. Об этом говорится в исследовании «Состояние ресурсной базы критически важных металлов и элементов для развития современных технологий», подготовленном учеными РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина.
Астрономы недавно проанализировали базу данных о падающих на Землю объектах и пришли к выводу, что два из них прибыли из межзвездного пространства. Известна не только дата, но и место падения каждого из них.
В ноябре 2025 года при взлете российской ракеты с Байконура к МКС с существенной высоты упала кабина обслуживания 8У216. Поскольку в 2010-х годах из экономии средств у нас отказались от дублирования стартовых площадок, это создало ситуацию временной невозможности пилотируемых полетов. Теперь, всего через три месяца после происшествия, «Роскосмос» смог решить проблему, поставив запасную кабину обслуживания, найденную на складах Минобороны. Весенние пуски к МКС, запланированные ранее, теперь имеют шансы пройти в срок.
«Любить лишь можно только раз», — писал поэт Сергей Есенин, а герои культовых сериалов приходили к выводу, что «настоящая» влюбленность случается в жизни максимум дважды. Однако ни один из этих тезисов не подкреплен научными данными. Американские исследователи подошли к вопросу иначе: опросили более 10 тысяч человек и вывели среднее число сильных влюбленностей, возможных в течение жизни.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно