Радіохвилі допомогли підтримати струм у плазмі термоядерного реактора
Фізики на DIII-D перевірили геліконові радіохвилі, які допомагають підтримувати струм у плазмі токамака.
Фізики в Сан-Дієго продемонстрували спосіб підтримувати частину електричного струму в плазмі токамака за допомогою радіохвиль частотою 476 МГц. Під час експериментів на установці DIII-D антена передавала в плазму близько 370 кВт потужності протягом однієї секунди та забезпечувала приблизно 20 кА струму поблизу її ядра, повідомляє TechSpot.
Заміна частини роботи соленоїда
У більшості токамаків струм у плазмі створює центральний соленоїд, який працює за принципом трансформатора. Він нарощує власний струм, індукуючи його в плазмі, однак можливість такого нарощування обмежена. Через це установки працюють циклами із зупинками та перезапусками, що також спричиняє зношування обладнання.
Новий підхід має назву helicon current drive — підтримання струму геліконовими хвилями. Радіохвилі впливають на електрони в плазмі та допомагають їм підтримувати електричний струм без участі центрального соленоїда. Дослідники перевірили, що за подібної потужності мікрохвильове нагрівання не давало такого ефекту, тому результат не пояснюється лише нагріванням плазми.
Метод перевірили на DIII-D
Раніше спроби застосувати цей принцип проводили ще у 1980-х роках, але тодішні параметри плазми передбачали лише дуже слабкий ефект. Фізик General Atomics Боб Пінскер, який брав участь і в ранніх дослідженнях, розповів Американському ядерному товариству, що тоді науковці «сподівалися на диво», однак його не сталося.
Для нових випробувань General Atomics створила антену типу comb-line з 30 випромінювальними елементами — більш ніж удвічі більшою кількістю, ніж у попередніх антенах для токамаків. Результати роботи команда опублікувала у журналі Physical Review Letters.
Водночас геліконові хвилі забезпечили лише близько 2% від загального струму плазми, який під час тестів становив приблизно 1 МА. Тому технологія не може повністю замінити соленоїд, але може стати одним із кількох інструментів підтримання струму в майбутніх реакторах. На відміну від нижньогібридних хвиль, які вже застосовували для тривалих запусків на китайській EAST і французькій WEST, геліконові хвилі, за очікуваннями, не матимуть таких обмежень у щільній плазмі.
