Удержание плазмы в термоядерных реакторах

27.05.2025

Термоядерная энергия давно рассматривается как один из самых перспективных источников чистой и практически неисчерпаемой энергии. Однако ключевая проблема - стабильное удержание высокоэнергетической плазмы внутри реактора - до сих пор оставалась серьезным препятствием на пути к коммерческому использованию этого процесса. Недавние исследования, проведенные учеными из Техасского университета, открывают новые возможности в решении этой задачи и могут значительно ускорить развитие термоядерной энергетики.

До настоящего времени основным вызовом было удержание альфа-частиц - высокоэнергетических заряженных частиц, образующихся в ходе термоядерных реакций. Эти частицы склонны покидать пределы реактора, что приводит к потерям энергии и нарушению условий устойчивого горения плазмы. Для контроля плазмы в современных устройствах применяются магнитные системы, такие как стеллараторы, где с помощью внешних катушек создается магнитное поле, удерживающее плазму внутри "бутылки". Тем не менее, проектирование таких систем требует огромных вычислительных мощностей из-за сложности моделирования движения частиц.

Традиционные методы основаны на законах классической механики Ньютона. Они обеспечивают высокую точность вычислений, но требуют очень большого времени на моделирование, что ограничивает скорость разработки новых конструкций. Существуют и более быстрые альтернативы, например, теория возмущений, однако она уступает в точности, что затрудняет использование этих методов для практического проектирования.

Группа ученых из Техасского университета под руководством доцента Джоша Берби разработала принципиально новый подход, основанный на применении теории симметрии. Этот метод не только обеспечивает высокую точность, но и ускоряет расчеты примерно в десять раз по сравнению с традиционными способами. По словам Берби, это настоящее прорывное решение проблемы, которая оставалась нерешенной почти семьдесят лет.

Новый метод позволяет эффективно моделировать поведение альфа-частиц и выявлять "дыры" в магнитном поле, через которые плазма уходит из реактора. При этом подход универсален и применим не только для стеллараторов, но и для других типов термоядерных установок, таких как токамаки, что делает его особенно ценным для всего направления термоядерных исследований.

Это фундаментальное изменение в проектировании магнитных систем поддержано Министерством энергетики США, а в исследовательскую группу, кроме специалистов из Техасского университета, вошли сотрудники Лос-Аламосской национальной лаборатории и компании Type One Energy Group. Их совместные усилия приблизили человечество к реализации мечты о чистой и доступной термоядерной энергии.

<< Назад: Мудрость избавляет от чувства одиночества 27.05.2025

>> Вперед: Мужчины влюбляются чаще и быстрее женщин 26.05.2025

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Ранняя Вселенная не была ледяной 28.11.2025

Понимание того, как формировались первые структуры во Вселенной, требует взгляда в эпохи, в которых не существовало ни звезд, ни галактик, ни привычных нам источников света. Научные группы по всему миру пытаются восстановить картину тех времен при помощи слабейших радиосигналов, оставшихся от водорода, который наполнял космос вскоре после Большого взрыва. Новые результаты, полученные на радиотелескопе Murchison Widefield Array в Австралии, неожиданным образом меняют представление об этих ранних этапах. Сразу после Большого взрыва, произошедшего около 13,8 миллиарда лет назад, пространство стремительно расширялось и остывало. Через несколько сотен тысяч лет образовался нейтральный водород, и началась так называемая эпоха тьмы, когда Вселенная была лишена источников излучения. Лишь значительно позже гравитация собрала газ в плотные области, где зародились первые звезды и ранние черные дыры, а их интенсивное излучение привело к реионизации водорода и окончательному появлению света. ...>>

Устройство идеальной очистки воздуха 28.11.2025

Качество воздуха в закрытых помещениях давно стало важнейшим фактором здоровья, особенно в городах, где люди проводят подавляющую часть времени внутри зданий. В последние годы исследователи уделяют все больше внимания именно тем технологиям, которые способны задерживать или разрушать вредоносные частицы до того, как они попадут в дыхательные пути человека. Одним из таких новаторских направлений стала разработка инженеров Университета Британской Колумбии в Оканагане, которые предложили принципиально иной подход к очистке воздуха в присутствии людей. По словам профессора Школы инженерии доктора Санни Ли, традиционные персонализированные вентиляционные системы действительно могут улучшать качество воздуха вокруг пользователя, однако их принцип работы имеет ряд ограничений. Человек вынужден находиться в строго определенной зоне, а одновременное использование одной системы несколькими людьми снижает эффективность. Кроме того, непрерывный поток сухого очищенного воздуха способен вызывать ...>>

Ощущение текстуры через экран гаджета 27.11.2025

Гаджеты научились передавать изображение и звук с впечатляющей реалистичностью, но тактильные ощущения по-прежнему остаются недоступными для полноценной цифровой симуляции. Именно поэтому инженеры и исследователи во всем мире стремятся создать технологии, которые позволят "почувствовать" виртуальный объект так же естественно, как и настоящий. Новая разработка специалистов Северо-Западного университета США стала одним из самых заметных шагов в этом направлении. Возглавлявшая исследование аспирантка Сильвия Тан (Sylvia Tan) подчеркивает, что прикосновение остается последним фундаментальным чувственным каналом, для которого пока нет зрелого цифрового аналога. По ее словам, если визуальные и звуковые интерфейсы давно обеспечивают высокую степень реалистичности, то осязание лишь начинает приближаться к этому уровню. В недавней публикации в журнале Science Advances Тан отмечает, что новая технология способна изменить само представление о взаимодействии человека с устройствами. Разработ ...>>

AirPods Pro с инфракрасными камерами 27.11.2025

Apple традиционно играет роль новатора, поэтому ожидания от следующего поколения AirPods Pro особенно высоки. Новая модель, над которой компания уже активно работает, должна не просто улучшить звук, но и расширить способы взаимодействия человека с цифровой средой. Одним из наиболее заметных нововведений станет появление чипа Apple H3. Сегодняшние AirPods Pro используют поколение H2, обеспечивающее высокую скорость обработки звука, однако переход к H3 обещает еще более точное шумоподавление и сокращение задержки при беспроводной передаче аудио. По данным источников, новая архитектура улучшит энергоэффективность, а также позволит чипу глубже интегрироваться с устройствами экосистемы Apple. Особенно это касается гарнитуры Vision Pro, которая получит более синхронную работу с будущими наушниками. Не менее интригующей выглядит вторая инновация - миниатюрные инфракрасные камеры, встроенные непосредственно в корпус AirPods. Специалисты предполагают, что эти сенсоры смогут фиксировать дв ...>>

ИИ нужно воспринимать как пользователя 26.11.2025

Искусственный интеллект постепенно перестает быть скрытым компонентом программных решений и выходит на передний план. Сегодня алгоритмы не просто помогают обрабатывать данные, но и активно участвуют в рабочих процессах, принимают решения, взаимодействуют с корпоративными сервисами и получают доступ к критически важной инфраструктуре. Такое расширение их возможностей заставляет специалистов по безопасности переосмыслить, что именно означает присутствие ИИ в цифровой среде. Президент по продуктам и технологиям Okta Рик Смит подчеркивает, что воспринимать ИИ исключительно как технологическую надстройку уже невозможно. По его словам, компании обязаны учитывать, что искусственные агенты становятся участниками процессов наравне с живыми сотрудниками, а значит, требуют аналогичных мер защиты. Он формулирует это предельно прямо: "Мы должны защищать клиентов не только от людей, но и от ИИ-агентов - относиться к ним как к пользователям". Однако многие организации продолжают рассматривать И ...>>

Случайная новость из Архива Домашний кинотеатр с системой автоматической настройки АС 25.09.2004 Японская компания Yamaha анонсировала на начало сентября недорогой (около $400) набор домашнего кинотеатра DVX-S150. В состав системы входит аудио-видео ресивер/проигрыватель, фронтальная пара колонок (два 50 мм динамика, 100 Гц...25 кГц), тыловые сателлиты, сабвуфер (160-мм НЧ драйвер, 30 Гц...200 Гц) и центральный спикер. Главный блок системы поддерживает воспроизведение DVD+R/RW, CD-R/RW, MP3, JPEG, и аудио стандарты Dolby Digital 5.1, DTS, Dolby ProLogic II. Мощность встроенного усилителя - 225 Вт (45 Втх5 каналов). Кроме этого DVD ресивер оснащен функцией YPAO, автоматической настройки АС под окружение. Производится она с помощью высокочувствительного микрофона, который устанавливается на место, где предположительно находится зритель. На задней части ресивера имеются D2, S-Video и два композитных входа, а также оптический, аналоговый и НЧ аудио выходы.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025