Вчені Принстонской лабораторії фізики плазми мають намір побудувати саме довговічне пристрій для ядерного синтезу, яке зможе працювати більше 60 років. На відміну від ядерного розпаду, за рахунок якого працюють ядерні станції, ядерний синтез не залишає за собою небезпечних радіоактивних відходів. Він генерує величезну кількість енергії за рахунок злиття ядер двох і більш легких атомів в одне більш важке ядро при неймовірно високих температурах. Цей процес є настільки ефективним, що підживлює наше сонце останні 4,5 мільярда років.
Найбільша проблема для створення штучного ядерного синтезу полягає в тому, що він вимагає набагато більш високих температур, ніж ядерний розпад - йдеться про кілька мільйонів градусів проти всього декількох сотень за Цельсієм. Під час процесу ядерного синтезу, електрони відокремлюються від ядер, тим самим створюючи супер гаряче хмара електронів та іонів (ядер без електронів), відоме як плазма. Ця Енергонасичений плазма існує при температурі до 150 мільйонів градусів за Цельсієм (в 10 разів більше температури Сонця), і в даний момент на Землі не існує пристрою, яке могло б постійно підтримувати таку температуру.
Щоб ви розуміли, наскільки це складно, на даний момент одним з найбільших досягнень в області ядерного синтезу вважається успіх німецьких вчених, яким вдалося нагріти водневий газ до 80 мільйонів градусів за Цельсієм і підтримувати хмара плазми водню протягом чверті секунди. А в Китаї водневу плазму нагріли до 49.999 мільйонів градусів і протримали її 102 секунди.
Раніше для підтримання супер нагрітої плазми вчені використовували токамаки (тороїдальні камери з магнітними котушками, реактори для ядерного синтезу) в формі пончика.
Вчені Принстонской лабораторії хочуть побудувати більш компактний сферичний токамак, за формою нагадує серцевину яблука. Це може скоротити розмір отвору в кільцевої формі, дозволяючи контролювати плазму з набагато меншими витратами енергії, створюваної магнітними полями. Це також дозволить зробити тритій - рідкісний ізотоп водню, і використовувати його для термоядерної реакції з іншим ізотопом водню - дейтерієм. Крім того, американські фізики замінять величезні мідні магніти традиційної конструкції токамака на високотемпературні надпровідні магніти, які є набагато більш ефективними, оскільки електрику тече через них з нульовим опором.
В рамках реалізації проекту вчені використовують вже існуючі токамаки - британський MUST, що знаходиться в завершальній стадії будівництва, і токамак Принстонской лабораторії NSTX-у.
«Таким чином ми відкриваємо нові можливості для підприємств майбутнього», - йдеться в заяві одного з дослідників проекту, директора NSTX-у-програми Джонатана Менара.
«Ці об'єкти зможуть розширити межі фізики, помножити наші знання про плазму високої температури і, в разі успіху, закласти науковий фундамент для розробки шляхів синтезу, заснованих на більш компактних пристроях (ніж той же NSTX-у, вага якого 85 тонн - Прим.ред .) », - додає керівник Принстонской лабораторії фізики плазми Стюарт Праґер.