Напечатали на 3D-принтере: ученые создали компактный термоядерный реактор размером со стол

В США ученые создали небольшой термоядерный реактор (стелларатор), используя магниты и детали, напечатанные на 3D-принтере. Об этом пишет сайт IEEE Spectrum.

Сотрудники Принстонской лаборатории физики плазмы собрали реактор, используя в основном готовые компоненты. Его ядро ​​представляет собой стеклянную вакуумную камеру, окруженную нейлоновой оболочкой, напечатанной на 3D-принтере, которая закрепляет 9920 тщательно размещенных постоянных редкоземельных магнитов. Шестнадцать медных катушек электромагнитов обертывают оболочку крест-накрест.

Благодаря особому расположению магниты образовывают сильное магнитное поле, которое направляет заряженные частицы по спиральной траектории, чтобы ограничить перегретую плазму. При этом атомы, лишенные электронов, сталкиваются друг с другом и высвобождают энергию — такие же процессы происходят на Солнце и других звездах. Исследователи надеются захватить эту энергию и использовать ее для производства чистой и практически безграничной электроэнергии с нулевым выбросом углерода.

Новый реактор PPPL — первый стелларатор, построенный в этой правительственной лаборатории за 50 лет. Это также первый в мире стелларатор, использующий постоянные магниты, а не только электромагниты, для придания плазме оптимальной трехмерной формы. Устройство стоит 640 000 долларов США и построенное менее чем за год, поэтому выгодно отличается от подобных проєктов, например, немецкого Wendelstein 7-X — массивной машины, на строительство которой потратили 1,1 миллиарда долларов и более 20 лет.

По словам исследователей из Принстона, их относительно простая машина демонстрирует, что стеллараторы можно создавать более дешевым и быстрым способом. Другие предприятия таким образом смогут тестировать новые концепции для будущих термоядерных электростанций.

Это достижение уже вдохновило два других стартапа по созданию стеллараторов, которые тестируют собственные разработки по примеру Принстонской лаборатории. Их основатели надеются, что они приведут к прорыву в поисках термоядерной энергии.

Реакции термоядерного синтеза питали солнце с тех пор, как оно образовалось примерно 4,6 миллиарда лет назад, но они никогда не служили для производства полезной энергии на Земле, несмотря на десятилетия усилий. Проблема не в том, может ли работать термоядерный синтез. Физические лаборатории и даже несколько человек успешно синтезировали ядра водорода, высвобождая энергию. Но чтобы произвести больше энергии , чем потребляется в процессе, простого синтеза атомов недостаточно.

Ранее физики показали, что происходит внутри термоядерного реактора. Термоядерный синтез представляет собой процесс слияния легких ядер атомов, в результате чего образуется более тяжелое ядро и выделяется огромное количество энергии. С помощью расчетов ученые создали очень детализированную визуальную модель.