Ученые выяснили, как повысить эффективность синтеза плазмы

Чтобы электростанции будущего стали работать на энергии магнитного синтеза, ученым нужно научиться контролировать взаимодействие между плазмой и стенками, которые окружают ее в установках для синтеза.

Такие взаимодействия могут повлиять на условия в сверхгорячем ядре плазмы путями, включающими внедрение примесей, которые охлаждают ядро и останавливают реакцию синтеза.

Исследователи улучшили эффективность плазмы, нанеся литиевое покрытие на стенки реактора. Однако полноценное понимание механизма, стоящего за этим улучшением, оставалось недостижимым. Среди основных загадок — то, как температура влияет на способность лития поглощать и сохранять частицы дейтерия, которые отклоняются от топлива, формирующего реакции синтеза.

Ответы поступили из новой лаборатории исследования поверхностей в составе Лаборатории физики плазмы в Принстоне, где удалось исследовать литиевые покрытия толщиной всего 3 атома. Анализ позволил исследовать состав поверхности литиевых пленок на молибденовой подложке после того, как эти пленки были подвергнуты воздействию ионов дейтерия. Исследователи управляли температурами поверхности, уровнями примесей и другими условиями независимо, что нельзя было бы сделать в сложной среде устройств для синтеза, таких как токамаки.

Эксперименты показали, что способность ультратонких пленок лития аккумулировать дейтерий снижается с ростом температуры молибденовой подложки. Это помогает понять, как литий влияет на работу токамаков. Эксперименты показали, что подвергание лития кислороду улучшает удержание дейтерия при температурах ниже 400 градусов по Кельвину. Однако без подвергания кислороду литиевые пленки сохраняют дейтерий при более высоких температурах — результат литий-дейтериевых связей.

Вооружившись результатами исследования, ученые сумеют решить, как использовать литий, чтобы повысить эффективность синтеза плазмы.