Китайское «искусственное Солнце» установило рекорд: горячая плазма удерживалась в рабочем состоянии в течение 17 с половиной минут. Как достижение физиков-ядерщиков приближает человечество к появлению практически неисчерпаемого источника энергии — в материале РИА Новости.
Маленькое Солнце
Если в реакторе АЭС происходит распад атомов, то в термоядерных установках — синтез. То же самое — внутри Солнца: протоны водорода сливаются, выделяя гелий. Возникают свет и тепло, которые достигают в том числе нашей планеты. Этот самоподдерживающийся процесс продолжается миллиарды лет. Если его воспроизвести, можно получить почти безлимитную энергию, причем более безопасную, чем в ядерных установках. Но есть несколько препятствий.
Поскольку гравитацию звезды в земных условиях повторить нельзя, вещество нужно либо сильно сжать, либо нагреть до температур, многократно превышающих солнечные. Однако столь горячая плазма расплавила бы любой материал, из которого можно построить реактор.
Тогда в Советском Союзе придумали токамак — тороидальную (в форме бублика) камеру с магнитными катушками. Плазма в ней удерживается от соприкосновения со стенками с помощью магнитного поля. Самый большой токамак — Международный экспериментальный термоядерный реактор (ИТЭР) — всем миром строят на юге Франции.
140 тысяч микроволновок
Одна из главных задач физиков-ядерщиков сегодня — достичь так называемого термоядерного зажигания. То есть сделать так, чтобы энергия, затрачиваемая на нагревание изотопов водорода, была меньше той, что выделяется при их синтезе. Когда зажигание произойдет, начнется горение, а вместе с ним и самоподдерживающийся процесс внутри «маленького Солнца».
Ожидается, что именно в ИТЭР удастся достичь зажигания и затем продемонстрировать коммерческую пригодность термоядерной энергетики, удерживая сверхгорячую плазму достаточно долгое время.
Мегастройка пока далека от завершения, а после него выход на полную мощность займет годы. Тем временем на других подобных устройствах — пусть не столь масштабных, но уже работающих — проводят аналогичные эксперименты. Одна из задач — отработать технологии, которые будут применены в ИТЭР. На днях китайские физики-ядерщики отчитались о важном достижении на этом пути.
Как сообщает Информационное бюро Госсовета КНР, 20 января Экспериментальный усовершенствованный сверхпроводящий токамак (EAST) поддерживал устойчивую работу плазмы в течение 1066 секунд (17 минут 37 секунд), установив новый мировой рекорд.
Прежний наилучший результат, достигнутый на том же реакторе в 2023-м, — 403 секунды. С тех пор установку изрядно усовершенствовали. Так, если раньше система нагрева плазмы работала на уровне 70 тысяч бытовых СВЧ-печей, то теперь ее выходная мощность удвоена, говорится в пресс-релизе.
«Можно поздравить»
Российские эксперты называют показатель в 1000 секунд «замечательным достижением».
«Можно поздравить коллег с этим результатом. Для понимания масштаба времени: рекордные разряды на токамаке Jet (Великобритания) — около пяти секунд, хотя и с заметно лучшими характеристиками разряда», — говорит исполняющий обязанности заведующего кафедрой физики плазмы Национального исследовательского ядерного университета МИФИ Юрий Гаспарян.
В ИТЭР планируют продемонстрировать разряды длительностью 3000 секунд, но уже в режиме горения. «Поэтому очень важно показать, что такая длительность достижима, пусть и с худшими характеристиками», — добавляет учёный.
В свою очередь, заместитель директора Проектного центра ИТЭР («Росатом») Леонид Химченко объясняет, какие системы позволяет проверить продолжительная работа плазмы.
«Здесь наибольшую неопределенность вносит поведение материала первой стенки и дивертора (компоненты системы, которые защищают конструкцию от тепловых потоков). Так что это фундаментальное достижение для проекта ИТЭР и мировых термоядерных исследований», — говорит он.
Гаспарян отмечает: хотя до коммерческого использования пока далеко, показатели, достигнутые на китайском токамаке, безусловно, вселяют оптимизм.
Без России никак
Отметим, что Россия также принимает активное участие в строительстве ИТЭР, несмотря на сложную геополитическую обстановку. Страна взяла на себя обязательство изготовить 9,1 процента установки, или 25 систем. Несколько из них уже готовы — в 2022-м во Францию из Петербурга отправилась катушка полоидального поля.
«Россия продолжает уверенно и своевременно выполнять все обязательства. В первую очередь это разработка, изготовление и поставка высокотехнологичного оборудования организациями и предприятиями «Росатома», Российской академией наук, Курчатовским институтом, десятками крупнейших предприятий по всей стране», — рассказывает Химченко.
По его словам, работать в нынешних условиях стало сложнее. «Но мы справляемся, находим решения, — говорит он. — Международная ситуация меняется, а цель остается неизменной: дать человечеству безопасный, экологичный источник энергии с фактически неисчерпаемой топливной базой».
Отметим, что другой международный научный мегапроект — ЦЕРН — разорвал официальные связи с Москвой. Возможно, ИТЭР, строительство которого и так отстаёт от графика, просто не может себе позволить такую принципиальность: без России, как и без других важных стран, «искусственное Солнце» создать невозможно.
ИСТОЧНИК: РИА Новости, Захар Андреев