На корейском токамаке опробовали новый способ создания плазмы рекордной температуры
Южнокорейские специалисты в области физики плазмы отчитались об очередном эксперименте, который провели на установке KSTAR перед ее модернизацией. Номинально — получилось повторение прежних рекордов, и для тех, кто следит за успехами в данной области достигнутые параметры не покажутся фантастическими. Но чуть более внимательное изучение отчета показывает, что это довольно интересный следующий шаг к полномасштабному коммерческому термоядерному реактору.
Согласно публикации в рецензируемом журнале Nature, физики из Южной Кореи смогли удерживать плазму с температурой свыше ста миллионов кельвинов более 20 секунд. Значения впечатляющие, но не рекордные. Ранее на этой же установке их уже достигали. И тогда в 2020 году это был непревзойденный результат. Но с тех пор «рукотворное солнце» в Поднебесной (китайский экспериментальный сверхпроводящий токамак, EAST) показало и более высокие температуры и удерживало их дольше.
Свежий отчет все равно заслуживает внимания. Во-первых, даже повторение уже достигнутых параметров плазмы — значимый результат. Такое получается далеко не всегда даже при строгом копировании условий предыдущего эксперимента. Во-вторых, уверенное превышение планки в 100 миллионов кельвинов — важная веха в развитии термоядерной энергетики. Такая температура плазмы считается минимально необходимой для запуска самоподдерживающейся реакции синтеза в токамаках (для других типов реакторов порог отличается). Наконец, в-третьих, условия нового эксперимента сильно отличаются от прежних и это важно.
С точки зрения удобства поддержания термоядерной реакции токамаки — не самый лучший выбор. Есть варианты установок, позволяющие управлять плазмой лучше. Однако тороидальные реакторы проще устроены и лучше изучены, так что их перспективы среди всех типов установок для управляемого термоядерного синтеза (УТС) наиболее радужные. Кроме того, по материалоемкости и объему камеры они почти оптимальны. Тем не менее, в камеру токамака можно поместить конечное количество атомов топлива. Поэтому эффективность реакции после вовлечения в нее всего объема дейтерия и трития получится поднять только наращивая температуру и как можно дольше сохраняя плазму чистой.
Загрязняет ее вещество, которое испаряется или выбивается отдельными ионами из стенок вакуумной камеры реактора. Эти примеси даже в крайне незначительных количествах ухудшает качество плазмы — понижает температуру и приводит к повышенной нестабильности ее характеристик. Существует несколько методов противостояния загрязнениям плазмы. Самый распространенный в установках с магнитным удержанием — «барьер пограничного транспорта» (ETB). Фактически, он обусловлен конструкцией токамаков и выражается в том, что во внешней области жгута плазмы перемещение ионов и электронов замедляется. Получается, что до стенок вакуумной камеры кроме нейтронов почти ничего не добирается.
Альтернативный метод не столько замещает ETB, сколько дополняет его — это «барьер внутреннего транспорта» (ITB). Для его реализации требуется более тонкое управление параметрами плазмы, чтобы в центральной части области реакции ее плотность была максимальна. Тогда стенок вакуумной камеры достигает еще меньшее количество вещества. Корейский токамак KSTAR (Korea Superconducting Tokamak Advanced Research) использует именно ITB, причем в модифицированной его реализации. Более того, для последних экспериментов, в ходе которых удалось повторить рекорд, применялся метод FIRE — улучшение ускорения (нагрева) плазмы более точным контролем за быстрыми ионами.
Быстрыми называют те лишенные электронов ядра дейтерия и трития, которые несут большую часть энергии реакции. Хотя от общего объема вещества в реакторе их не более 5%, вклад таких ионов в энерговыделение можно смело называть решающим. Суть метода FIRE в том, что благодаря особо точному контролю за параметрами реакции, быстрые ионы собираются в самом центре жгута плазмы. Таким образом реализуется более полное применение ITB, а также повышается средняя температура вещества в токамаке.
Сейчас KSTAR проходит существенную модернизацию, чтобы ученые могли продолжить эксперименты. Проблема в том, что последний опыт пришлось остановить до того, как реактор показал максимальный результат — установка не позволяет держать горячую плазму дольше полуминуты. Причем часть этого времени тратится для выхода на рабочий режим, поэтому 100 миллионов градусов и продлились всего чуть дольше двух десятков секунд. Как только реактор снова заработает, на нем проведут повторный эксперимент для проверки метода FIRE. Уж слишком легко удалось повторить свой рекорд южнокорейским специалистам и теперь они интересуются — действительно ли они разработали новый способ повышения эффективности реакции, либо это везение.
Telegram 
Дзен 
VK Ученые использовали квантовые процессоры для расчета поведения атомов внутри жидкой соли, из которой образуется топливо для термоядерного синтеза. Модель с высокой точностью рассчитала химические связи внутри заряженной жидкости. Это поможет инженерам быстрее подобрать состав компонентов для будущих электростанций.
Прогулки наедине с природой в абсолютной тишине существенно повышают риск опасного столкновения с дикими животными. К такому выводу пришли британские биологи, проанализировав базу данных почти 3,5 тысячи инцидентов между людьми и крупными зверями.
Американское военное ведомство опубликовало четвертую часть материалов о неопознанных летающих объектах. Собственно новых файлов не так много: как и в прошлые разы, значительная часть опубликованного была известна ранее. Однако есть детали, которые действительно интересны и указывают на объекты, чья природа не может быть легко объяснена в рамках известного землянам на сегодняшний день.
Сканирующая туннельная микроскопия достигла квантово-механического предела пространства-времени. Физики провели эксперимент и смоделировали перемещение одиночного электрона с атомарной точностью и скоростью в доли фемтосекунды. Результат показал границы применимости квантовых законов и объяснил механику сверхбыстрых процессов.
Ученые Сеченовского Университета выявили генетические особенности, связанные с развитием разных клинических форм ювенильной склеродермии — редкого аутоиммунного заболевания, которое приводит к поражению кожи, сосудов и соединительной ткани. Исследование показало, что полиморфизм ряда генов,участвующих в патогенезе склеродермии предрасполагает к развитию разных клинических форм болезни. В перспективе эти данные могут позволить точнее прогнозировать течение заболевания и подбирать терапию индивидуально.
Инфекции, такие как коронавирус, наносят серьезный удар организму, из-за чего даже после выздоровления он продолжительное время остается уязвимым. Сегодня для оценки иммунитета врачи смотрят в первую очередь на уровень антител в крови, однако такой подход не отражает реального состояния здоровья человека. Это не позволяет врачам точно прогнозировать, как будет протекать болезнь и насколько быстро пациент выздоровеет. Ученые Пермского Политеха и ПГАТУ впервые выяснили, как именно восстановление иммунитета зависит от пола человека и кто наиболее подвержен осложнениям после коронавирусной инфекции. Результаты исследования помогут правильно учитывать гендерные особенности пациента при лечении и реабилитации, что повысит точность прогнозов и эффективность терапии.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
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
Последние комментарии