Среда, 12 февраля, 2025

Прорыв в исследовании безнейтронного ядерного синтеза протон-бор

-

Фото: naked-science.ru

В престижном научном издании Frontiers in Physics опубликованы результаты революционного исследования в области термоядерного синтеза. Ученые достигли впечатляющих результатов в изучении реакции протон-бор, которая открывает потрясающие перспективы для создания экологически чистой энергетики будущего. В отличие от традиционного термоядерного топлива, такого как дейтерий-тритий, данная реакция не производит опасного нейтронного излучения.

Главным достижением исследователей стало преодоление технического барьера в получении необходимых энергий частиц свыше 100 кэВ. Первопроходцами в этой области выступили российские ученые из ЦНИИМАШа во главе с В.С.Беляевым, чья пионерская работа 2005 года заложила фундамент для дальнейших открытий. За прошедшие годы международное научное сообщество добилось внушительных успехов в развитии лазерного безнейтронного синтеза, существенно увеличив выход альфа-частиц.

Особенно многообещающим направлением стала разработка компактных устройств, способных осуществлять реакцию протон-бор без применения внешних источников. Важный прорыв произошел недавно, когда ученым удалось впервые реализовать синтез с помощью магнитного удержания плазмы и инжекции борного порошка. А в 2021 году было создано уникальное миниатюрное устройство на основе наносекундного вакуумного разряда (НВР), успешно осуществляющее ускорение и удержание необходимых частиц.

Современные российские исследователи продолжают совершенствовать технологию безнейтронного синтеза в НВР. Их основная цель — оптимизировать условия для максимального выхода альфа-частиц. Успех в этом направлении откроет путь не только к эффективному производству чистой энергии, но и к созданию новых источников альфа-частиц для медицины и промышленной электроники.

В ходе исследования применялись передовые методы моделирования горячей плазмы с использованием полного электродинамического кода и метода частиц в ячейках. Это позволило детально изучить процессы в осциллирующей плазме НВР и определить ключевые параметры, влияющие на эффективность реакции.

Ученые провели тщательный анализ геометрии электродов, использованной в первых экспериментах. Результаты показали, что увеличение объема анода существенно повышает количество успешных реакций синтеза. Оптимальным оказался радиус анода 0.5 см, при котором достигается максимальный выход альфа-частиц.

Моделирование выявило, что формирование более объемного потенциального колодца с четкими колебаниями частиц значительно улучшает результативность процесса. Эти данные имеют огромное значение для планирования будущих экспериментов и создания более эффективных устройств синтеза.

Степан Андреев, руководитель отдела радиофотоники МФТИ, с воодушевлением отмечает: «Наш новаторский подход в области анейтронных реакций доказал возможность осуществления протон-борной термоядерной реакции без внешних источников. Глубокое понимание механизмов этого процесса приближает нас к созданию безопасных и эффективных источников энергии будущего».

Данное исследование знаменует важную веху в развитии термоядерной физики и открывает захватывающие перспективы практического применения технологии синтеза протон-бор. Продолжающиеся эксперименты и компьютерное моделирование обещают привести к новым удивительным открытиям, которые принесут пользу как научному сообществу, так и промышленности.

Источник: naked-science.ru

Похожие новости
Последние новости