Ученые из Лаборатории физики плазмы назвали оптимальное, по их мнению, устройство токамака (тороидальной камеры с магнитными катушками), которое может использоваться в коммерческих проектах управляемого термоядерного синтеза. Исследование опубликовано в журнале Nuclear Fusion.
Оптимальной конструкцией назван сферический токамак. В отличие от классической камеры, имеющей тороидальную форму с большим внутренним отверстием, рассматриваемая авторами конструкция, хотя и сохраняет тороидальную форму, тем не менее имеет крайне малую внутреннюю полость.
Такая конструкция позволяет, по мнению ученых, эффективно удерживать и разогревать плазму. В ней оказывается возможным достаточное производство трития — редкого изотопа водорода, необходимого для осуществления термоядерной реакции, а стенки такого токамака менее подвержены повреждению.
Рассмотренный в работе учеными американский сферический токамак NSTX-U (National Spherical Torus Experiment Upgrade) развивает в два раза большую мощность и в пять раз — длительность импульса, чем его предшественник. В настоящее время в мире эксперименты со сферическими токамаками проводятся в США, Великобритании и России.
В термоядерных реакторах происходят реакции синтеза (образования) тяжелых элементов из более легких (например, гелия из изотопов водорода дейтерия и трития), в отличие от обычных атомных реакторов, где проходят процессы распада тяжелых ядер на более легкие.
В токамаке плазма удерживается магнитным полем, имеющем форму тороидального шнура, по которому пропускается электрический ток. Удержание плазмы происходит благодаря магнитному полю от вихревого электрического поля. Это означает, что токамак может работать (без вспомогательных устройств) исключительно в импульсном режиме, тогда как его главный конкурент (стелларатор) способен в течение длительного времени работать в непрерывном (стационарном) режиме.
