Американские ученые совершили прорыв в разработке термоядерных реакторов, решив проблему, которая тормозила прогресс в области ядерного синтеза на протяжении 70 лет. Открытие ускоряет проектирование стеллараторов — перспективных термоядерных установок — в десять раз и приближает человечество к созданию чистого, безопасного и практически неисчерпаемого источника энергии. Об этом сообщает группа исследователей из Техасского университета в Остине, Национальной лаборатории Лос-Аламоса и компании Type One Energy Group.

Термоядерный синтез, повторяющий процессы в недрах звезд, обещает энергию без выбросов парниковых газов и долгоживущих радиоактивных отходов. Однако одной из ключевых проблем оставалась утечка высокоэнергетичных альфа-частиц из магнитных полей реактора. Эти частицы, необходимые для поддержания высокой температуры плазмы, часто «просачивались» через невидимые дефекты в магнитной структуре, снижая эффективность реакции.

Стеллараторы используют сложные магнитные катушки, создающие «магнитную бутылку» для удержания плазмы. Но даже небольшие изъяны в магнитном поле приводили к потере частиц. Традиционные методы, основанные на законах Ньютона, требовали огромных вычислительных ресурсов и занимали слишком много времени, заставляя инженеров перебирать сотни вариантов катушек.

Новый подход, разработанный командой, использует теорию симметрии, позволяя быстро и точно находить и устранять магнитные дефекты. Этот метод сокращает время проектирования на 90%, требуя лишь десятой части вычислительных мощностей по сравнению с прежними техниками. «Мы решили задачу, которая оставалась неразрешенной почти 70 лет, — отметил Джош Бурби, ведущий автор исследования. — Это кардинально меняет подход к созданию реакторов».

Метод также применим к токамакам — другому типу термоядерных реакторов. В них утечка частиц может привести к образованию «убегающих» электронов, способных повредить стенки реактора. Новый подход помогает выявлять слабые места в магнитных полях.