Saulėtas siurprizas Žemės termobranduoliniams reaktoriams

Iš elektringų dalelių, tokių, kaip protonai ir elektronai, susidedantis vėjas persmelkia visą Saulės sistemą. Jo srautas turbulentiškas, verpetuotas, skriejantis skirtingu greičiu skirtingomis kryptimis. Manyta, kad šis turbulentiškumas panašus į skysčio, kaip besimaišančios okeano srovės ar lėktuvus kratančios oro srovės.

Dabar Sandra Chapman iš Warwicko universiteto JK ir jos kolegos ištyrė Saulės vėjo elgseną, naudodami NASA'os dvigubą STEREO kosminį zondą. Viena jo dalis lekia šiek tiek arčiau Saulės, nei Žemės orbita, kita – vos toliau, todėl šia pora galima gauti unikalius Saulės vėjo elgesio matavimus.

STEREO atskleidė, kad vėjo dalelėms judant statmenai Saulės magnetinio lauko linijų, jos primena skystį, su glotniomis atkarpomis, pertraukiamomis neramumų. „Jei pažvelgtumėte per lėktuvo iliuminatorių, išvystumėte kalnų grandines ir tada, – plačias dideles lygumas. Taip atrodo statmeno srauto turbulencija,“ paaiškina Chapman.

Bet judėdamos išilgai lauko linijų, dalelės elgiasi visiška kitaip, jų turbulencija plinta tolygiai, kaip raukšlėti kalnai, besitęsiantys, kiek akys užmato.

Be to, tas raukšlėtumas yra pastovus, kiek kad ir kiek vėjo plotelio vaizdą didintum ar mažintum, – jis elgiasi, kaip fraktalas (The Astrophysical Journal Letters, doi.org/skf). Toks fraktališkumas būdingas snaigėms, pakrantės linijoms, o visai neseniai išsiaiškinta, kad ir juodosioms bedugnėms.

Tai gali padėti kontroliuoti termobranduolinius reaktorius. Juose energija gaunama tokiu pačiu būdu, kaip ir Saulėje, labai karštoje plazmoje sujungiant vandenilio branduolius į helio.

Viena iš energijos gavimo optimizavimo problemų yra supratimas, kas vyksta reaktoriaus viduje – įdėti zondo negalima, nes jis išsilydytų. O Saulės vėją galime stebėti tiesiogiai. Nors jis ne toks tankus ir vėsesnis už reaktoriuje naudojamą vandenilį, Saulės vėjas yra plazma, – o ją gali stebėti STEREO. „Svarbiausia, kad palydovai skrieja pačiame Saulės vėjo turbulentiniame sraute, tad jis gali būti labai nuodugniai ištyrinėtas,“ pastebi Steve'as Cowley'is iš Culhamo sintezės energijos centro, JK.

Papildydami savo plazmos elgesio modelius fraktaliniu elgesiu, termobranduolinę sintezę tiriantys mokslininkai galės kontroliuoti turbulenciją, dėl kurios plazma gali ištrūkti iš reaktoriuje ją laikančio magnetinio lauko. Jiems taip pat gali pavykti išskaidyti panaudoti turbulenciją didelės energijos plazmos purslus, galinčius prakiurdyti reaktoriaus sieneles. „Šie rezultatai atrodo labai daug žadantys,“ sako Toddas Evansas iš branduolinės energijos firmos General Atomics San Diego'e, Kalifornijoje.

Nicola Jenner
New Scientist № 2967