Вълните на Алфвен: ключът към неограничената чиста енергия за Земята

Изследователи от Лабораторията по физика на плазмата в Принстън, САЩ (PPPL) обявиха в изявление откриването на обещаващ подход за намаляване на вредните ефекти от „бягството“ на електрони в устройствата за термоядрен синтез в токамак.

Ключът към това откритие се крие в използването на уникален вид плазмени вълни, известни като вълни на Алфвен, наречени на името на известния астрофизик Ханес Алфвен – Нобелов лауреат за 1970 година.

Вълните на Алфвен отдавна са признати заради способността им да разхлабват ограничаването на високоенергийни частици в реакторите тип токамак – вид реактор за термоядрен синтез, който ограничава плазмата във формата на поничка с помощта на магнитно поле.

Това разхлабване позволява на някои от тези частици да „избягат“, което в крайна сметка намалява ефективността на тези устройства. Новите открития на Чанг Лиу и екип от изследователи от General Atomics, Колумбийския университет и PPPL обаче разкриха изненадващ обрат в приказката за вълните на Алфвен в контекста на „бягащите“ електрони.

Кръгово решение

Изследователският екип открива, че вълните на Алфвен, които досега се смятаха за вредни за ограничаването на токамака, могат да играят ключова роля в разсейването на високоенергийни електрони, преди те да се превърнат в разрушителни лавини по време на смущения.

Този процес протича по кръгов път, като „бягащите“ електрони създават нестабилност, която поражда вълни на Алфвен, предотвратявайки впоследствие образуването на разрушителните лавини.

Изследователският екип разработил теория за обяснение на кръговите характеристики на тези взаимодействия, а резултатите им се съгласуваха тясно с експериментите, проведени в Националното съоръжение за термоядрен синтез DIII-D – токамак, управляван от General Atomics за Министерството на енергетиката на САЩ (DOE).

Освен това валидността на теорията беше потвърдена и чрез тестове на суперкомпютъра Summit в Националната лаборатория Oak Ridge.

Енергията от термоядрен синтез е още една крачка по-близо

Смущенията в реакторите за термоядрен синтез обикновено започват с рязко понижаване на температурите, достигащи милиони градуси по Целзий, необходими за реакциите на термоядрен синтез, известни още като „термични угасвания“.

Тези термични угасвания предизвикват лавините от „бягащи“ електрони, подобни на свлачищата, предизвикани от земетресения. Контролирането на тези смущения е огромно предизвикателство за успеха на токамаците, както сполучливо отбеляза Чанг Лиу.

Реакциите на термоядрен синтез, при които леките елементи се комбинират под формата на плазма, за да се освободят огромни количества енергия са ключът към бъдещето, захранвано с чиста и практически неограничена енергия. Ето защо намаляването на риска от смущения и „избягали“ електрони е от първостепенно значение за ефективността на токамаците.

Новооткритият подход е от съществено значение за напредъка на ITER – международния токамак, който се изгражда във Франция, и който има за цел да демонстрира практическата приложимост на енергията от термоядрен синтез.

Този токамак би могъл да послужи като ключова стъпка в разработването на термоядрени електроцентрали и да отключи използването на термоядрената енергия в голям мащаб.