Надрукували на 3D-принтері: вчені створили компактний термоядерний реактор розміром зі стіл

У США вчені створили невеликий термоядерний реактор (стеларатор), використовуючи магніти і деталі, надруковані на 3D-принтері. Про це пише сайт IEEE Spectrum.

Співробітники Принстонської лабораторії фізики плазми зібрали реактор, використовуючи в основному готові компоненти. Його ядро являє собою скляну вакуумну камеру, оточену нейлоновою оболонкою, надрукованою на 3D-принтері, яка закріплює 9920 ретельно розміщених постійних рідкоземельних магнітів. Шістнадцять мідних котушок електромагнітів обгортають оболонку хрест-навхрест.

Завдяки особливому розташуванню магніти утворюють сильне магнітне поле, яке спрямовує заряджені частинки спіральною траєкторією, щоб обмежити перегріту плазму. При цьому атоми, позбавлені електронів, стикаються один з одним і вивільняють енергію — такі ж процеси відбуваються на Сонці та інших зірках. Дослідники сподіваються захопити цю енергію і використати її для виробництва чистої і практично безмежної електроенергії з нульовим викидом вуглецю.

Новий реактор PPPL — перший стеларатор, побудований у цій урядовій лабораторії за 50 років. Це також перший у світі стеларатор, що використовує постійні магніти, а не тільки електромагніти, для надання плазмі оптимальної тривимірної форми. Пристрій коштує 640 000 доларів США і побудований менш ніж за рік, тож вигідно відрізняється від подібних проєктів, наприклад, німецького Wendelstein 7-X — масивної машини, на будівництво якої витратили 1,1 мільярда доларів і понад 20 років.

За словами дослідників із Прінстона, їхня відносно проста машина демонструє, що стеларатори можна створювати дешевшим і швидшим способом. Інші підприємства таким чином зможуть тестувати нові концепції для майбутніх термоядерних електростанцій.

Це досягнення вже надихнуло два інших стартапи зі створення стелараторів, які тестують власні розробки за прикладом Принстонської лабораторії. Їхні засновники сподіваються, що вони призведуть до прориву в пошуках термоядерної енергії.

Реакції термоядерного синтезу живили сонце відтоді, як воно утворилося приблизно 4,6 мільярда років тому, але вони ніколи не слугували для виробництва корисної енергії на Землі, незважаючи на десятиліття зусиль. Проблема не в тому, чи може працювати термоядерний синтез. Фізичні лабораторії і навіть кілька людей успішно синтезували ядра водню, вивільняючи енергію. Але щоб виробити більше енергії, ніж споживається в процесі, простого синтезу атомів недостатньо.

Раніше фізики показали, що відбувається всередині термоядерного реактора. Термоядерний синтез являє собою процес злиття легких ядер атомів, унаслідок чого утворюється важче ядро і виділяється величезна кількість енергії. За допомогою розрахунків учені створили дуже деталізовану візуальну модель.