Китайские исследователи преодолели серьезное препятствие на пути к запуску термоядерного синтеза. Им удалось превзойти предел Гринвальда на токамаке EAST, создав таким образом беспрецедентно плотную плазму.
До сих пор эта плотность ограничивалась так называемым пределом Гринвальда. Он описывает предел плотности плазмы, связанный с размером установки и скоростью потока плазмы. Если этот предел превышен, плазма, как правило, становится нестабильной и коллапсирует.
Предел Гринвальда возникает потому, что с увеличением плотности плазма сильнее взаимодействует со стенками реактора. Заряженные частицы сталкиваются там с нейтральными частицами, в результате чего они теряют энергию или сами становятся нейтральными частицами.
В 2021 году французский физик Доминик Франк Эсканд опубликовал концепцию преодоления этого предела. В рабочем состоянии, известном как «режим без плотности», необходимо поддерживать тонкое равновесие между плазмой и стенками реактора. Этого можно достичь несколькими способами.
Это рабочее состояние было впервые подтверждено в токамаке EAST. Для его достижения исследователи использовали нагрев с помощью электронного циклотронного резонанса. Это можно представить как своего рода микроволновый нагреватель. Вместо молекул воды заряженные атомы (ионы) приводятся в колебание и таким образом нагреваются.
Благодаря избирательному нагреву ионов на краю плазмы, плазма может поддерживаться в горячем и заряженном состоянии. Это повысило предел Гринвальда до 65 процентов, что позволило создавать значительно более плотные плазмы.