Международная команда ученых из США, Японии и Франции обнаружила, что реакцией термоядерного синтеза можно управлять с помощью ультратонкой пленки литированного графита. Удивительно, но тонкое покрытие из лития и графита может оказывать влияние на сверхгорячую плазму реакции синтеза.
Использование энергии термоядерного синтеза, контролируемого магнитным полем, во многом ограничено проблемой контакта горячей плотной плазмы со стенкой реактора. Взаимодействие плазмы и стенки приводит к разрушению материала стен, накоплению радиоактивного трития и загрязнению плазмы. До сих пор процессы на границе плазмы и твердого материала оставались малоизученными, но постепенно ситуация проясняется, что открывает огромные возможности не только в термоядерной энергетике, но и во множестве других областей, например, при изготовлении эффективных аккумуляторов.
Международная команда ученых впервые получила доказательство того, что плазма вступает в сильную реакцию с пленками из металлов и графита. Использование ультратонкого покрытия лития и графита привело к беспрецедентному влиянию на поведение плазмы, в том числе позволило контролировать расход водорода. Это один из важнейших этапов на пути к коммерческому термоядерному реактору и внеочередное улучшение контроля над плазмой.
Каким образом литированный графит влияет на поведение плазмы, пока остается загадкой. Эксперименты и компьютерное моделирование показывают, что ключевую роль в связи дейтерия играет присутствие кислорода на поверхности пленки. В присутствии лития, атомы дейтерия преимущественно связываются с кислородом и углерод-кислородом. Этот вывод также соответствует ряду спорных экспериментальных результатов, полученных в течение последнего десятилетия.
Открытие ученых может привести к существенному улучшению технологий использования водорода в термоядерных реакторах. Также изучение литиевого покрытия повлияет на многие другие технологии, в том числе на биоинженеррию, биофизику, наноэлектронику, физику плазмы и химию.
