Искусственный интеллект приблизил к получению источника энергии с помощью уникального устройства

Новостей о новых рекордах удержания плазмы в токамаках в последний год поступает всё больше, но токамак — не единственный термоядерный реактор, с помощью которого можно пытаться это сделать.

Стелларатор (от лат. stella — звезда) принципиально отличается от токамака тем, что магнитное поле для изоляции плазмы от внутренних стенок тороидальной камеры полностью создаётся внешними катушками, что, помимо прочего, позволяет использовать его в непрерывном режиме.

«Обычный» стелларатор.

Такая магнитная ловушка для удержания высокотемпературной плазмы была изобретена физиком Л. Спитцером ещё в 1950 году, а первый образец, в рамках секретного проекта «Маттерхорн», построили уже в следующем году.

Почему про эти реакторы мало кто знает?

Дело в том, что, при всех положительных сторонах, конструкция стелларатора чрезвычайно сложна, из-за чего основной их проблемой являются высокие потери тепла.

Различия между токамаком (слева) и «обычным» стелларатором (справа). © Deutsche Physikalische Gesellschaft

Эта потеря тепла является результатом процесса, называемого неоклассическим переносом, при котором сталкивающиеся ионы в термоядерном реакторе заставляют плазму диффундировать наружу. Его эффект в стеллараторах больше, чем в токамаках.

Настоящий прогресс в развитии этих реакторов наступил лишь в начале XXI века — с развитием компьютерных систем инженерного проектирования и методов топологической оптимизации с применением искусственного интеллекта. Вот только до сих пор не было практической реализации этих технологий.

Wendelstein 7-X.

В новейшей конфигурации стелларатора W7-X, разработанного в Германии, магнитное поле создаётся исключительно одной обмоткой (вместо двух, как в предыдущих версиях), состоящей из модульных трёхмерных тороидальных катушек, сложно искривленная форма которых была рассчитана с помощью вышеупомянутых компьютерных систем.

Оптимизированный с помощью специальной программы стелларатор W7-X смог достичь температуры почти в 30 млн. °С, что вдвое превышает температуру в ядре Солнца.

Wendelstein 7-X. Credit: Bernhard Ludewig/Max Planck Institute of Plasma Physics.

Да, это всего лишь ещё один шаг на пути реализации технологии термоядерного синтеза, но шаг достаточно серьёзный. Учитывая, что в настоящее время разрабатываются различные технологии, реализация одной из них кажется лишь вопросом времени.

Ну а стелларатор W7-X в настоящее время проходит модернизацию и возобновит эксплуатацию в 2022 году.

Исследование было опубликовано в журнале Nature.

источник: