Альтернативный подход позволит создать компактные и экономичные токамаки, полагают авторы исследования.
Ученые из Принстонской лаборатории физики плазмы, компании Tokamak Energy и Университета Кюсю в Японии предложили проект компактной сферической пилотной установки термоядерного синтеза, которая нагревает плазму, используя только микроволны. Отказ от традиционных способов поддержания температуры упростит проектирование и снизит стоимость компактных установок для ядерного синтеза.
Обычно сферические токамаки используют для нагрева плазмы массивную катушку из медной проволоки — соленоид, расположенный около центра установки. Новый подход исключает омический нагрев и подходит для компактных установок, в которых нет места для крупных магнитных катушек.
Если нам не придется включать омическую нагревательную спираль, мы сможем спроектировать машину, которую будет проще и дешевле построить.
Масаюки Оно, главный научный сотрудник Принстонской лаборатории физики плазмы
Микроволны будут генерировать гиротроны, расположенные снаружи токамака и направленные в сторону его центра. Принцип напоминает работу микроволновых печей. Когда гиротроны испускают волны заданной частоты в плазму, они и запускают ток, и нагревают материал.
В своей работе исследователи смоделировали разные режимы работы, варианты расположения гиротронов и направления излучения, чтобы показать, что энергии микроволн хватит, чтобы нагревать и удерживать температуру плазмы в токамаке.
Моделирование нагрева — часть проекта, усовершенствованного сферического токамака STAR. Владимир Шевченко, соавтор статьи и старший технический консультант Tokamak Energy, сказал, что в конце следующего года планирует провести эксперименты в термоядерном реакторе компании ST40, чтобы проверить результаты моделирования и подтвердить возможность такого нагрева плазмы.
Другие системы нагрева имеют очень, очень серьезные проблемы. Я вижу в предлоеженном варианте будущее систем нагрева токамаков.
Владимир Шевченко, старший технический консультант Tokamak Energy
