Учёные впервые показали цветное поведение плазмы внутри сферического токамака ST40
Британский стартап Tokamak Energy опубликовал уникальные кадры поведения плазмы внутри своего экспериментального термоядерного реактора ST40 — самого мощного в мире сферического токамака. Съёмка, выполненная с помощью высокоскоростной цветной камеры, фиксирует 16 000 кадров в секунду и позволяет впервые визуально отследить сложные процессы внутри плазмы в реальном времени.
На видео видно фиолетово-розовое светящееся облако водородной плазмы, вращающееся внутри кольцевой камеры реактора. Плазма удерживается мощнейшим магнитным полем и разогревается до температур свыше 100 миллионов градусов Цельсия — более чем в шесть раз горячее ядра Солнца. При этом ядро плазмы настолько горячее, что не излучает видимого света; камера фиксирует лишь её более холодные внешние слои.
Особое внимание исследователей привлекают цветовые маркеры, введённые в плазму для диагностики её состояния. Яркое розовое пятно в верхнем левом углу — это дейтерий, изотоп водорода, впрыскиваемый в камеру. Его свечение возникает на границе плазмы и представляет собой смесь красного и синего излучения.
Ещё один ключевой элемент — литий. Нейтральные атомы лития при введении в плазму излучают красновато-бордовый свет. По мере погружения в более горячие и плотные области плазмы они теряют электрон и превращаются в однократно ионизированный литий (Li⁺), который начинает излучать зеленовато-жёлтый свет и двигаться вдоль магнитных силовых линий. Эти цветовые изменения позволяют учёным точно отслеживать, достигает ли литий ядра плазмы и как он влияет на её стабильность и охлаждение.
Важно подчеркнуть: на кадрах запечатлён не сам процесс термоядерного синтеза, а именно динамика и ионизация компонентов плазмы. Тем не менее, такие визуальные данные чрезвычайно ценны: они дают мгновенную обратную связь, помогая исследователям корректировать параметры эксперимента в реальном времени и лучше понимать поведение плазмы — одну из главных загадок на пути к управляемому термоядерному синтезу.
Термоядерный синтез, питающий звёзды, обещает стать практически неисчерпаемым и экологически чистым источником энергии: в отличие от ядерного деления, он не производит долгоживущих радиоактивных отходов. Однако для его промышленного применения необходимо не только достичь экстремальных температур, но и удерживать стабильную, контролируемую плазму длительное время — задача, над которой учёные работают десятилетиями.
ST40 стал важной вехой в этих усилиях. В 2022 году Tokamak Energy объявила о достижении в нём пороговой температуры в 100 млн градусов — необходимого условия для коммерческой термоядерной энергетики. Хотя реактор пока не способен поддерживать устойчивую энерговырабатывающую реакцию, новые методы визуализации, такие как цветная высокоскоростная съёмка, приближают человечество к мечте о «звёздной энергии» на Земле.
