В термоядерной энергетике используется энергия, высвобождаемая при слиянии легких атомных ядер. Когда две такие частицы объединяются в одну, образуется ядро, которое немного легче, чем суммарная масса исходных ядер. Эта разница не исчезает, а преобразуется в энергию. Удивительно, но такая ничтожная потеря массы превращается в огромное количество энергии, что делает развитие термоядерной энергетики весьма перспективным.
Существуют три состояния материи: твердое, жидкое и газообразное. Если газ подвергается воздействию очень высоких температур, то он превращается в плазму. В плазме электроны отрываются от атомов. Атом, у которого нет электронов, вращающихся вокруг ядра, является ?ионизированным? и называется ионом. Таким образом, плазма состоит из ионов и свободных электронов. При этом ученые могут стимулировать ионы так, чтобы они сталкивались друг с другом, сплавлялись и высвобождали энергию.
Поддерживать стабильность плазмы для извлечения энергии весьма непросто. Она хаотична, имеет сверхвысокую температуру, подвержена турбулентности и нестабильна по другим параметрам. Понимание, моделирование и контроль плазмы чрезвычайно сложны, но за последние десятилетия исследователи добились в этом больших успехов.
Для манипуляций с плазмой ученые используют устройства магнитного удержания. Наиболее распространенными термоядерными реакторами такого типа являются токамаки и стеллараторы. В настоящее время это наиболее перспективные концепции для будущих термоядерных энергетических установок.
Принцип работы обоих типов реакторов основан на том факте, что заряженные частицы реагируют на магнитные силы. Ионы удерживаются мощными магнитами в реакторах. Электроны также сковываются силами реакторов. Магнитные силы постоянно вращают частицы в реакторных камерах, по форме напоминающих бублик, не позволяя им покинуть плазму.
