Европейские ученые заявили о прорыве в вопросах термоядерной энергии
Европейские ученые говорят, что они совершили большой прорыв в термоядерном синтезе. Центр термоядерной энергии в британском Калэме побил собственный мировой рекорд по количеству полученной при синтезе энергии.
Стены реактора JET
В ходе эксперимента ученые получили 59 мегаджоулей энергии за пять секунд (11 мегаватт мощности). Это более чем в два раза больше, чем получили в 1997 году.
Такого объема энергии хватит, чтобы вскипятить около 60 чайников воды. Но основной смысл эксперимента в том, что он подтвердил верный выбор конструкции для более крупного термоядерного реактора, который сейчас строится во Франции.
Строительство реактора ИТЭР на юге Франции
«Эксперименты JET сделали нас на шаг ближе к термоядерной энергетике», — сказал доктор Джо Милнс, глава операционной лаборатории. — «Мы продемонстрировали, что можем создать мини-звезду внутри нашей машины и удерживать ее там в течение пяти секунд, получая высокую производительность, что действительно открывает для нас новые возможности».
Если ядерный синтез удастся успешно воссоздать на Земле, это откроет путь для развития практически ничем не ограниченных источников низкоуглеродной энергии. Предполагается, что электростанции будущего, работа которых будет основана на термоядерном синтезе, не будут производить парниковых газов, а лишь очень небольшое количество радиоактивных отходов с коротким сроком распада.
Установка лаборатории Fusion работает по принципу, что энергия может быть высвобождена путем взаимодействия атомных ядер., а не путем их расщепления, как в случае с реакциями деления, приводящими в действие существующие атомные электростанции.
В ядре Солнца огромное гравитационное давление позволяет процессу происходить при температуре около 10 миллионов градусов по Цельсию. В условиях Земли температуры для осуществления синтеза должны быть намного выше — более 100 миллионов градусов по Цельсию. Однако проблема в том, что пока не существует материалов, способных выдержать прямой контакт с такой высокой температурой. Чтобы добиться синтеза в лаборатории, ученые разработали решение, в котором перегретый газ или плазма удерживается внутри магнитного поля, создаваемого медными магнитами. Во Франции будут использовать сверхпроводящие магниты с внутренним охлаждением. В сентябре 2021 года Массачусетский технологический институт объявил о разработке такого магнита.
В 1997 году британская лаборатория использовала в установке углерод, но он поглощает тритий, который является радиоактивным. Поэтому для последних испытаний корпус установки изготовили из металлов бериллия и вольфрама.
Пока термоядерные реакции потребляют больше энергии, чем производят. В Jet для проведения экспериментов используются два маховика мощностью 500 мегаватт.
Но есть веские подтверждения того, что этот дефицит может быть преодолен в будущем по мере увеличения масштабов плазмы. Объем тороидального корпуса ИТЭР будет в 10 раз больше, чем у JET.
Установка ИТЭР на юге Франции поддерживается консорциумом мировых правительств, в том числе из стран-членов ЕС, США, Китаем и Россией. Предпочтительным «топливом» французской лаборатории для производства плазмы будет смесь двух форм или изотопов водорода, называемых дейтерием и тритием.
Британская лаборатория работает уже почти 40 лет. Вероятно, ее выведут из эксплуатации после 2023 года, а ИТЭР начнет работу в 2025 году.
В июне 2021 года китайским физикам, разработавшим токамак EAST, удалось установить рекорд продолжительности удержания сверхгорячей плазмы. Плазму с температурой в 120 млн К установка удерживала 101 секунду, а нагретую до 160 млн К удалось удерживать 20 секунд. Термоядерный реактор EAST собрали в 2006 году.
