Крупнейший в мире термоядерный реактор наконец-то достроен: но есть нюанс05.07.2024 12:00

Объявлено об окончании строительства самого большого термоядерного реактора на Земле. Правда, он не заработает еще 15 лет. Первоначально планировалось, что первое полномасштабное испытание термоядерного реактора Международного проекта по термоядерной энергии (ИТЭР), состоящего из 19 массивных катушек, соединенных в несколько тороидальных магнитов, начнется в 2020 году. Теперь ученые говорят, что он запустится не раньше 2039 года, пишет Live Science.

«Безусловно, задержка ИТЭР не идет в правильном направлении, — комментирует генеральный директор ИТЭР Пьетро Барабаски. — С точки зрения влияния ядерного синтеза на проблемы, с которыми сталкивается человечество сейчас, мы не должны ждать, пока ядерный синтез решит их. Это неразумно». Речь идет о климатических проблемах.

Самый большой в мире термоядерный реактор стал результатом сотрудничества 35 стран, включая все государства Европейского Союза, Россию,  Китай, Индию и США. ИТЭР содержит самый мощный в мире магнит, что позволяет ему создавать магнитное поле в 280 000 раз сильнее,  чем то, что экранирует Землю.

Реактор впечатляет не только размахом и мощностью, но и ценой. Первоначально планировалось, что он будет стоить около 5 миллиардов долларов и запустится в 2020 году. Впоследствии он претерпел множество задержек, а бюджет превысил 22 миллиарда долларов. Кроме того, было предложено выделить еще 5 миллиардов долларов на покрытие дополнительных расходов. Эти непредвиденные расходы стали причиной новой 15-летней задержки.

Ученые пытаются использовать силу ядерного синтеза — процесса, посредством которого горят звезды — уже более 70 лет. Сплавляя атомы водорода для получения гелия при чрезвычайно высоких давлениях и температурах, звезды главной последовательности преобразуют материю в свет и тепло, генерируя огромное количество энергии и при этом не производя парниковых газов или долгоживущих радиоактивных отходов.

Воссоздание условий, существующих в недрах звезд, — непростая задача. Наиболее распространенная конструкция термоядерных реакторов, токамак, работает путем перегрева плазмы (одно из четырех состояний материи; состоит из положительных ионов и отрицательно заряженных свободных электронов) перед ее заключением в реакторную камеру в форме пончика с мощными магнитными полями.

Сложно удержать турбулентные и перегретые катушки плазмы на месте достаточно долго для того, чтобы произошел ядерный синтез. Советский ученый Натан Явлинский спроектировал первый токамак в 1958 году, но с тех пор никому не удалось создать реактор, способный вырабатывать больше энергии, чем он потребляет.

Одним из главных камней преткновения является работа с плазмой, которая достаточно горяча для синтеза. Термоядерные реакторы требуют очень высоких температур (во много раз горячее Солнца), поскольку они должны работать при гораздо более низких давлениях, чем те, что находятся внутри ядер звезд. Например, температура ядра настоящего Солнца достигает около 27 миллионов градусов по Фаренгейту (15 миллионов градусов по Цельсию), но давление там примерно в 340 миллиардов раз превышает давление воздуха на уровне моря на Земле.

Особенно непросто с технической точки зрения работать с плазмой на высоких температурах так, чтобы она не прожгла реактор и не сорвала реакцию синтеза. Обычно это делается либо с помощью лазеров, либо с помощью магнитных полей. Подробнее о том, как работает термоядерный реактор и почему его не могут построить уже 50 лет, Hi-Tech Mail.ru написал здесь.