МОСКВА, 4 февраля. /ТАСС/. Ученые из России подобрали оптимальные условия, при которых взаимодействия между протонами и ядрами бора ведут к активным термоядерным реакциям даже без использования мощных лазеров для разгона частиц до высоких энергий. Это открытие ускорит разработку простых и безопасных для природы термоядерных реакторов, сообщил Центр научной коммуникации МФТИ.
«Мы открыли новый подход в области безнейтронных реакций, продемонстрировав, что протон-борная термоядерная реакция возможна без внешних источников, таких как лазеры или протонные пучки. Понимание механики этой реакции откроет путь для создания безопасных и эффективных источников энергии», — пояснил начальник отдела радиофотоники МФТИ (Долгопрудный) Степан Андреев, чьи слова приводит Центр научной коммуникации.
Ученые уже несколько лет изучают различные подходы по проведению так называемого безнейтронного ядерного синтеза. Так исследователи называют особый класс термоядерных реакций, в ходе которых не образуется опасное для здоровья нейтронное излучение, которое к тому же уносит порядка 80% возникающей в ходе этих реакций энергии. Внедрение в термоядерные реакторы позволит значительно упростить их дизайн, а также повысить КПД.
Одним из самых перспективных кандидатов на роль основы для таких энергетических установок является реакция между бором-11 и протонами (ядрами атомов водорода). Она приводит к выделению большого количества энергии, а также к образованию бериллия-8 и альфа-частиц (ядер атомов гелия-4), которые также можно использовать для выработки электричества. Ее использованию в реакторах мешает то, что для запуска этой реакции необходимо «разогнать» частицы до высоких энергий, для чего требуется использование сверхмощных лазеров.
Исследователи из МФТИ и Объединенного института высоких температур РАН обнаружили три года назад, что эту проблему можно обойти, если использовать особые магнитные ловушки и системы наносекундного вакуумного разряда для формирования плазмы из бора и протонов, разогретой до тех температур, при которых возможен «безлазерный» термоядерный синтез. Руководствуясь этой идеей, ученые создали компьютерную модель подобного устройства и просчитали при ее помощи то, как будут взаимодействовать внутри него частицы.
Эти расчеты помогли физикам подобрать оптимальную форму, положение электродов и другие особенности структуры данных устройств, при которых реакции между бором и протонами будут происходить максимально часто и порождать наибольшее число альфа-частиц. Как надеются исследователи, полученные ими данные станут важным шагом на пути к созданию борных термоядерных реакторов и важным шагом к практическому использованию безнейтронного термоядерного синтеза для получения экологически чистой энергии.