Один из способов достижения термоядерного синтеза — соединения атомов с выделением большого количества энергии — нагрев изотопов водорода, дейтерия и трития, до чрезвычайно высоких температур. Плазму, возникающую в результате этого процесса, необходимо удерживать от соприкосновения со стенками реактора. Например, при помощи тороидальной установки, или токамака.

В токамаках плазма удерживается магнитным полем. В экспериментальных реакторах ученые разных стран достигают все больших успехов в управлении плазмой внутри этих бубликов с магнитными катушками. Однако для рентабельности всего процесса необходимо, чтобы средняя плотность плазмы была выше так называемого предела Гринвальда. При этом при приближении к этому значению возникает феномен снижения качества удержания и внезапной полной потери энергии плазмы.

В ходе экспериментов с токамаком DIII-D в Сан-Диего (США) ученые открыли новый метод достижения средней плотности плазм примерно на 20 % выше предела Гринвальда. Этот эффект они наблюдали на протяжении 2,2 секунды.

Успех стал возможен благодаря созданию градиента плотности: в центре бублика плотность была выше, чем по краям. Это обеспечило нужную стабильность плазме.

Второе препятствие на пути к рентабельности — необходимость более эффективного удержания плазмы, чем стандартный «режим высокого удержания». Новый рабочий режим, который прежде не применяли другие команды исследователей, позволяет улучшить качество удержания энергии на 50 %, сообщает SCMP.

«Рабочий режим, о котором мы сообщаем, поддерживает определенные критические требования в конструкции многих термоядерных реакторов по всему миру и открывает потенциальный путь к рабочей точке для производства экономически привлекательной термоядерной энергии», — говорится в статье, опубликованной журналом Nature.