Новые исследования, проведенные университетом Мичигана, показывают, что реакция слияния может быть более эффективной для термоядерной энергетики, чем реакция деления, — сообщает phys.org со ссылкой на Nature Communications.

Это заставляет ученых сосредоточиться на изучении взрыва сверхновых звезд и понять, как можно использовать подобный механизм для получения энергии на Земле.

Заглянуть внутрь далеких звезд невозможно, поэтому ученые воссоздают в лабораторных условиях реакции термоядерного синтеза внутри сверхновых звезд. Особое внимание уделяется неустойчивости Рэлея-Тейлора.

При взрыве суперновой звезды ее оболочка разлетается во все стороны и сталкивается с межзвёздным газом; образуется ударная волна, которая формирует остаток сверхновой из звёздного материала и межзвёздного вещества. Важную роль здесь играет неустойчивость Рэлея-Тейлора, возникающая на стыке слияния разных газов, жидкостей и частиц с разной плотностью.

В прежних исследованиях влияние тепла на нестабильность Рэлея-Тейлора не учитывалось. Сейчас же ученые полагают, что энергетические потоки, вызывающие нагрев, оказывают значительное влияние на синтез.

«Рэлей-Тейлор изучается уже более 100 лет, — говорит Кэролин Куранц, директор Центра лазерных экспериментальных астрофизических исследований Университета Мичигана. — Но эффект, который оказывают на синтез потоки высоких энергий, эти механизмы, которые вызывают нагрев, никогда не изучались».

Исследователи обнаружили, что увеличение энергетических потоков и увеличение температуры снижают количество смешиваний и, как следствие, уменьшают неустойчивость Рэлея-Тейлора. Выяснить это им удалось благодаря крупнейшему в мире лазеру в Ливерморе, штат Калифорния.

«Сейчас все наши атомные станции — это установки деления», — сказал Куранц. «Но слияние, как правило, более эффективно и дает меньше ядерных отходов. Кроме того, если для деления надо использовать плутоний или уран, то слияние может быть сгенерировано с помощью более легких элементов, таких как изотопы водорода, и поэтому у нас есть почти неограниченный источник топлива на Земле».

Исследование по теме «Как высокие потоки энергии могут повлиять на развитие неустойчивости Рэлея-Тейлора в молодых остатках сверхновых» опубликовано в Nature Communications. Исследование финансировалось Департаментом энергетики.