Идеальные условия для термоядерного синтеза существуют внутри солнечного ядра — это экстремально высокие температуры и огромное давление, создаваемое мощными силами гравитации.

Однако попытки воссоздания этих условий на Земле с помощью термоядерного реактора в отсутствие сильнейших гравитационных сил, присущих звездам,  влекут за собой множество технических проблем. Самая большая из них — это поддержание термоядерной плазмы (заряженного газа, состоящего из ионов и свободных электронов, в котором происходит реакция) в нагретом состоянии при температуре более 100 миллионов градусов Цельсия, удержание ее частиц в магнитном поле и сближение их друг с другом на достаточно продолжительное время для того, чтобы они могли вступить в реакцию и высвободить энергию.

Понимание и проверка существующих гипотез о том, как ведет себя эта горячая термоядерная плазма, являются одними из ключевых вопросов, которые должны решить ученые и инженеры по термоядерному синтезу, чтобы в конечном итоге произвести электричество при помощи термоядерного синтеза.

Одна из самых сложных задач — это найти оптимальные условия эксплуатации с обеспечением максимальной мощности термоядерного синтеза и управления плазмой, которые бы создавали возможности высокой производительности без нарушения эксплуатационных границ в течение длительных периодов времени. Нарушение эксплуатационных границ проблематично, поскольку это может вызвать нестабильность, которая может привести к разрушению плазмы в результате явления, известного как «срыв плазмы».

При разработке новых решений, позволяющих избежать нарушения границ, возникает продуктивная синергия между физиками, занимающимися теорией управления, специалистами по моделированию, разработчиками сценариев и инженерами по обработке данных. Необходимо провести дополнительную работу по оценке применимости этих методологий, основанных на данных, для таких проектов, как ИТЭР, однако результаты уже являются обнадеживающими.

Источник: МАГАТЭ

Изображение: Interesting Engineering