Итак, существует два принципа работы термоядерного реактора: удержание уже нагретой плазмы (квазистационарные) и очень быстрое точечное нагревание мишени, где топливо удерживается силами инерции (импульсные).
Последние так и остались на уровне экспериментальных установок: в США существует научный комплекс для осуществления инерциального термоядерного синтеза (ICF) с помощью лазеров - NIF (National Ignition Facility). После первого пробного запуска в 2009 году до 2013 они не могли получить положительный результат. 8 октября 2013 была зажжена термоядерная реакция, в ходе которой впервые в мире энергия, выделенная в ходе реакции, превысила энергию, поглощенную мишенью.
Реакторы первого типа ушли дальше. Намного.
Токомаки - тороидальные установки для магнитного удержания плазмы, распросранены больше всего. Плазма в них удерживается не стенками камеры, которые не способны выдержать необходимую для термоядерных реакций температуру, а специально создаваемым комбинированными полями — магнитным тороидальным (“бублик”) внешним и полоидальным - протекающего по плазме тока. Ток в плазме обеспечивает ее разогрев и удержание равновесия плазменного шнура в вакуумной камере.
Токамаков в мире более десятка: В Китае, США, России, Казахстане, Великобритании, Чехословакии, Италии и Франции. В последней, кстати, строится первый в мире промышленный термоядерный реактор мощностью в 500 МВт - ITER.
Стеллараторы отличаются от токамаков лишь тем, что магнитное поле создается только внешними катушками. Такие опытные установки есть в Германии, Японии, Украине и России (Л2-М).
С зеркальными ловушками все сложнее. Они были одной из первых опробованных идей и считались самыми перспективными в середине XX века. В качестве зеркальных ловушек обычно использовались магнитные сосуды цилиндрической формы в которых плазма хорошо удерживается в радиальном направлении и утекает с обоих концов. Идея осуществлялась проще технически, но на практике ученые столкнулись с тем, что не могли достичь параметров критерия Лоусона (см. вчерашний пост), необходимых для протекания термоядерной реакции.
Лишь в 2015 году, на Новосибирской газодинамической ловушке (ГДЛ) был достигнут значимый успех, но до революции еще далеко.
С какими же проблемами столкнулись ученые, и почему УТС до сих пор остались на уровне экспериментов?