Группа под руководством Джеффа Лестца из компании General Atomics (Сан-Диего) впервые отчётливо продемонстрировала в термоядерном эксперименте так называемый хелликонный токовый привод - способ создавать электрический ток в плазме с помощью радиоволн. Результаты опубликованы в журнале Physical Review Letters.

Токамак - это реактор в форме полого бублика, где плазма удерживается мощными магнитными полями. Внутри неё течёт сильный электрический ток, создающий основную часть удерживающего поля. Обычно его наводит центральный соленоид - катушка в отверстии бублика, работающая как первичная обмотка трансформатора. Но трансформатор наводит ток, только пока меняется его магнитное поле. Когда запас этих изменений исчерпан, ток поддерживать нечем, и разряд приходится прекращать.

Обойти ограничение можно, создавая ток без соленоида. Самый эффективный из уже показанных способов - направлять в плазму радиоволны, подталкивающие электроны в одном направлении. Однако в крупных и горячих реакторных плазмах такие волны, скорее всего, поглотятся слишком близко к краю, не дойдя до нужной области.

Ещё в прошлом веке появилась идея использовать волны того же диапазона частот, но другого типа - хелликоны. Они слабее поглощаются электронами и потому проникают глубже в горячую плазму. Излучать их можно специальной антенной-гребёнкой: рядом излучающих элементов, выстроенных вдоль тора и обращённых к плазме. Мощность, подводимая к одному концу, передаётся от элемента к элементу, и каждый колеблется чуть позже соседа. Возникает бегущая волна, направленная преимущественно в одну сторону вокруг тора. Электроны, движущиеся вдоль магнитного поля примерно с той же скоростью, что и волна, подхватываются ею и поддерживают ток без помощи соленоида.

В новой работе команда Лестца испытала мегаваттную хелликонную систему и показала, что волны отдают энергию в центральной части плазмы. По сравнению с похожими экспериментами, где хелликоны заменяли сопоставимым по мощности микроволновым нагревом, структура магнитного поля плазмы менялась заметно быстрее - явный признак дополнительного тока, созданного хелликонами.

Авторы подчёркивают, что это экспериментальная демонстрация на исследовательской установке, а не готовое решение для промышленных реакторов. Ограничение в том, что результат получен на одной установке и требует проверки в более горячей плазме будущих реакторов. Тем не менее работа может приблизить одну из самых ожидаемых разработок в энергетике - термоядерный реактор, способный работать непрерывно.

Источник: Phys.org