Недавние эксперименты на литиевом токамаке (LTX), первой установке, которая полностью окружает плазму жидким литием, показали, что литиевые покрытия могут создавать температуры, которые остаются постоянными на всем протяжении от горячего центрального ядра плазмы до обычно холодного внешнего края. Полученные данные подтвердили предсказания о том, что высокие температуры на краях и постоянные или почти постоянные профили температуры будут результатом способности лития удерживать случайные частицы плазмы от отбрасывания — или рециркуляции — холодного газа от стенок токамака обратно в край плазмы. .Около 100 миллионов градусов по ЦельсиюТермоядерные устройства будут работать при температуре около 100 миллионов градусов по Цельсию, что выше, чем температура ядра Солнца с температурой 15 миллионов градусов.
Край плазмы, всего в нескольких метрах от ядра с температурой 100 миллионов градусов, обычно будет иметь относительно прохладную температуру в несколько тысяч градусов, как ионизированный газ — или плазма — внутри флуоресцентной лампочки. «Это первый случай, когда кто-либо экспериментально показал, что край плазмы может оставаться горячим из-за сокращения вторичного использования», — сказал физик Деннис Бойл, ведущий автор статьи, опубликованной 5 июля в журнале Physical Review Letters. Поддержка этой работы поступает от Управления науки Министерства энергетики США.Более горячая кромка может улучшить характеристики плазменной резки многими способами. Предотвращение охлаждения кромки рециркулирующего газа снижает количество внешнего нагрева, который необходимо применять для поддержания температуры плазмы, достаточно горячей для возникновения термоядерного синтеза, что делает реактор более эффективным. «Если край горячий, он увеличивает объем плазмы, доступной для термоядерного синтеза, — сказал Бойл, — а отсутствие температурного градиента предотвращает нестабильности, которые уменьшают удержание плазмы».
Исследователи провели эту серию экспериментов с твердым литием, объяснил Бойль, но покрытие из жидкого лития может дать аналогичные результаты. Физики давно использовали обе формы лития для покрытия стенок LTX. Поскольку текущий жидкий литий может поглощать горячие частицы, но не изнашивается и не трескается при ударе ими, он также уменьшит повреждение стенок токамака — еще одну важную проблему для термоядерного синтеза.
Следующее обновлениеФизики провели недавнее исследование перед обновлением LTX, которое в настоящее время продолжается.
Модернизация добавит инжектор нейтрального пучка, который будет подпитывать ядро плазмы и обеспечивать больший нагрев и плотность плазмы, чтобы проверить, может ли литий по-прежнему поддерживать постоянную температуру в условиях, близких к реальному термоядерному реактору.Достижение постоянных температурных профилей было основной целью LTX. Достижение этой цели «свидетельствует о новом, потенциально высокоэффективном плазменном режиме для термоядерных устройств», — пишут авторы.
Следующим шагом будет определение возможности достижения такого режима.