Дзен
МОСКВА, 24 января, Захар Андреев. Китайское «искусственное Солнце» установило рекорд: горячая плазма удерживалась в рабочем состоянии 17 с половиной минут. Как достижение физиков-атомщиков приближает человечество к появлению практически неисчерпаемого источника энергии — в веществе .
Маленькое Солнце
Если в реакторе АЭС происходит распад атомов, то в термоядерных установках происходит синтез. То же самое происходит и внутри Солнца: протоны водорода сливаются, выделяя гелий. Образуются свет и тепло, которые достигают, в том числе, и нашей планеты. Этот самоподдерживающийся процесс продолжается миллиарды лет. Если бы его воспроизвести, то можно было бы получать практически неограниченную энергию, причем более безопасную, чем в ядерных установках. Но есть несколько препятствий.
Поскольку гравитацию звезды невозможно повторить в земных условиях, вещество должно быть либо сильно сжато, либо нагрето до температур, во много раз превышающих солнечные. Однако такая горячая плазма расплавила бы любой материал, из которого можно было бы построить реактор.
Затем в Советском Союзе появился токамак — тороидальная (бубликообразная) камера с магнитными катушками. Плазма в ней удерживается от касания стенок магнитным полем. Самый большой токамак — Международный термоядерный экспериментальный реактор (ИТЭР) — строится всем миром на юге Франции.
140 тысяч микроволн
Одной из главных задач физиков-ядерщиков сегодня является достижение так называемого термоядерного зажигания. То есть сделать так, чтобы энергия, затрачиваемая на нагрев изотопов водорода, была меньше той, которая выделяется при их синтезе. Как только произойдет зажигание, начнется горение, а вместе с ним и самоподдерживающийся процесс внутри «маленького Солнца».
Ожидается, что ИТЭР станет тем, кто осуществит зажигание, а затем продемонстрирует коммерческую жизнеспособность термоядерной энергии, поддерживая сверхгорячую плазму в течение достаточно длительного времени.
Мега-стройка еще далека от завершения, а после нее выход на полную мощность займет годы. Тем временем аналогичные эксперименты проводятся и на других подобных устройствах — пусть не столь масштабных, но уже работающих. Одна из задач — разработка технологий, которые будут использоваться в ИТЭР. На днях китайские физики-ядерщики сообщили о важном достижении на этом пути.
60~br />По данным Информационного бюро Госсовета Китая, 20 января экспериментальный усовершенствованный сверхпроводящий токамак (EAST) поддерживал стабильную работу плазмы в течение 1066 секунд (17 минут 37 секунд), установив новый мировой рекорд.
Предыдущий лучший результат, достигнутый на этом же реакторе в 2023 году, составил 403 секунды. С тех пор установка была значительно усовершенствована. Таким образом, если раньше система нагрева плазмы работала на уровне 70 тысяч бытовых микроволновых печей, то теперь ее выходная мощность увеличена вдвое, говорится в пресс-релизе.
«Поздравляем»
Российские специалисты называют показатель в 1000 секунд «замечательным достижением».
«Мы можем поздравить коллег с этим результатом. Для понимания временного масштаба: рекордные разряды на токамаке Jet (Великобритания) составляют около пяти секунд, хотя и при существенно лучших характеристиках разряда», — говорит и.о. заведующего кафедрой физики плазмы Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ» Юрий Гаспарян.
ИТЭР планирует продемонстрировать разряды длительностью 3000 секунд, но в режиме горения. «Поэтому очень важно показать, что такая длительность достижима, пусть и с худшими характеристиками», — добавляет ученый.
60~br />В свою очередь заместитель директора Центра проектов ИТЭР (Росатом) Леонид Химченко поясняет, какие системы могут быть проверены длительной эксплуатацией плазмы.
«Здесь наибольшую неопределенность вносит поведение материала первой стенки и дивертора (элементов системы, защищающих конструкцию от тепловых потоков). «Таким образом, это фундаментальное достижение для проекта ИТЭР и для глобальных исследований в области термоядерного синтеза», — говорит он.
Гаспарян отмечает: хотя до коммерческого использования еще далеко, результаты, достигнутые на китайском токамаке, безусловно, внушают оптимизм.
Не без России
Следует отметить, что Россия также активно участвует в строительстве ИТЭР, несмотря на сложную геополитическую ситуацию. Страна взяла на себя обязательства по производству 9,1 процента установки, или 25 систем. Несколько из них уже готовы — в 2022 году из Санкт-Петербурга во Францию была отправлена катушка полоидального поля.
«Россия продолжает уверенно и оперативно выполнять все взятые на себя обязательства. Прежде всего, это разработка, изготовление и поставка высокотехнологичного оборудования организациями и предприятиями «Росатома», Российской академии наук, Курчатовского института и десятками крупнейших предприятий по всей стране», — говорит Химченко.
По его словам, работать в нынешних условиях стало сложнее. «Но мы справляемся, мы находим решения», — говорит он. «Международная обстановка меняется, но цель остается неизменной: дать человечеству безопасный, экологически чистый источник энергии с практически неисчерпаемой топливной базой.»
Следует отметить, что другой международный научный мегапроект, ЦЕРН, разорвал официальные связи с Москвой. Возможно, ИТЭР, строительство которого и так отстает от графика, просто не может себе позволить столь принципиальный подход: без России, как и без других важных стран, невозможно создать «искусственное Солнце».