Китайское “искусственное солнце” установило новый мировой рекорд: прорыв в ядерном синтезе

Фото: Institute of Plasma Physics Chinese Academy Of Scieneces.

тестовый баннер под заглавное изображение

Если мы хотим использовать термоядерный синтез для обеспечения энергией домов во всем мире, то первым шагом является создание реакторов, которые могли бы работать в как можно более горячем состоянии и как можно дольше, пишет Daily Mail.

Теперь китайский реактор “искусственное солнце”, официально называемый “Экспериментальный усовершенствованный сверхпроводящий токамак” (EAST), установил новый мировой рекорд, еще больше приблизив достижение цели получения безграничной чистой энергии.

Реактор, расположенный в Хэфэе в китайской провинции Аньхой, генерировал устойчивый поток плазмы в течение 1066 секунд при температуре 100 миллионов градусов Цельсия – в семь раз выше температуры ядра Солнца. Это превосходит предыдущий мировой рекорд в 403 секунды, также установленный EAST в 2023 году.

Как утверждает Daily Mail, EAST может стать предшественником первых в истории термоядерных электростанций, которые будут подавать энергию непосредственно в сеть и в дома людей. Эти электростанции могли бы сократить выбросы парниковых газов в энергетическом секторе за счет отказа от использования ископаемых видов топлива, таких как уголь и газ.

Термоядерный синтез отличается от деления (метод, используемый в настоящее время на атомных электростанциях) тем, что в первом случае происходит слияние двух атомных ядер вместо расщепления одного (деления), объясняет Daily Mail. В отличие от деления, термоядерный синтез не несет в себе риска катастрофических ядерных аварий, подобных той, что произошла на японской АЭС “Фукусима” в 2011 году, и производит гораздо меньше радиоактивных отходов, чем на существующих электростанциях, говорят его представители.

Китайским “искусственным солнцем” управляет Институт физики плазмы (ASIPP) при Институте физических наук Хэфэй от имени Китайской академии наук.

По словам директора ASIPP профессора Сон Юньтао, новый мировой рекорд, достигнутый в понедельник, знаменует собой важный шаг на пути к созданию функционального термоядерного реактора: “Термоядерное устройство должно обеспечивать стабильную работу с высокой эффективностью в течение тысяч секунд, чтобы обеспечить самоподдерживающуюся циркуляцию плазмы, которая необходима для непрерывной выработки электроэнергии будущими термоядерными установками”.

Ученые со всего мира более 70 лет работали над достижением этой цели, говорится в пресс-релизе Информационного бюро Государственного совета, центрального отдела пропаганды Коммунистической партии Китая.

Гун Сяньцзу, глава отдела физики и экспериментальных операций EAST, сказал, что со времени последнего раунда экспериментов они модернизировали несколько систем EAST. Например, система отопления, которая ранее работала на мощности, эквивалентной почти 70 000 бытовых микроволновых печей, теперь удвоила свою мощность. “Конечная цель искусственного солнца – создать ядерный синтез, подобный солнечному, обеспечив человечество бесконечным, чистым источником энергии”, – говорится в пресс-релизе.

Термоядерный синтез, который обычно считается святым граалем энергии, также может позволить “исследовать космос за пределами Солнечной системы”, оснастив ракеты более мощными двигательными установками. В основе термоядерных реакторов EAST и других термоядерных установок по всему миру лежит токамак – устройство в форме пончика, первоначально разработанное советскими физиками в 1950-х годах. Внутри, под воздействием высокой температуры и давления, газообразный водород превращается в плазму – горячий, электрически заряженный газ.

Плазму часто называют четвертым состоянием вещества после твердого, жидкого и газообразного, и она составляет более 99% видимой Вселенной, включая большую часть нашего Солнца. В токамаке плазма удерживается и сжимается магнитными полями до тех пор, пока заряженные частицы плазмы не начнут сталкиваться. Когда частицы сливаются в гелий, они выделяют огромное количество энергии, имитируя процесс, который естественным образом происходит в центре звезд, подобных нашему Солнцу.

Единственными побочными продуктами термоядерных реакций являются небольшие количества гелия, инертного газа, который может быть безопасно выделен без ущерба для окружающей среды, рассказывает далее Daily Mail. В результате термоядерные реакторы уже давно рекламируются как лучший экологически чистый источник энергии, хотя в “Бюллетене ученых–атомщиков” утверждается, что они “далеки от совершенства”.

Некоммерческая организация отмечает, что пока затраты энергии, необходимые для создания температур и давлений, которые позволяют проводить значительные термоядерные реакции с изотопами водорода, не оправдывают фактически вырабатываемой термоядерной энергии.

Стоит иметь в виду, что EAST, как следует из названия, является китайским “экспериментальным” реакторным проектом и еще может проложить путь к созданию первых термоядерных электростанций.

Китайские эксперты говорят: “Миссия проекта EAST заключается в разработке усовершенствованного полностью сверхпроводящего токамака, чтобы создать прочную научную и технологическую базу для будущей непрерывной работы термоядерных устройств”.

Конечно, во всем мире уже существуют атомные электростанции, но они используют ядерное деление, недостатком которого является образование нестабильных ядер, некоторые из которых остаются радиоактивными в течение миллионов лет. С другой стороны, отмечает Daily Mail, при термоядерном синтезе образуются не какие-либо долгоживущие радиоактивные отходы, а гелий, который является инертным газом.

Термоядерное топливо состоит из дейтерия и трития, которые являются изотопами водорода, самого распространенного элемента во Вселенной, что дает ученым надежду на “неограниченную энергию”.

Китайская команда планирует использовать термоядерный реактор в сотрудничестве с учеными из Франции, работающими над Международным экспериментальным термоядерным реактором (ИТЭР).

Ожидается, что проект ИТЭР, базирующийся в Провансе, начнет вырабатывать электроэнергию в 2035 году и после завершения станет крупнейшим в мире реактором.

Тем временем в Девенсе, штат Массачусетс, в настоящее время разрабатывается ядерный термоядерный реактор SPARC, американский проект с участием Массачусетского технологического института, ввод которого в эксплуатацию запланирован на 2026 год.

В Южной Корее также есть свое собственное “искусственное солнце” – корейский сверхпроводящий токамак Advanced Research (KSTAR), который работает при температуре 180 миллионов градусов по Фаренгейту (100 миллионов градусов по Цельсию) в течение 48 секунд.

Японский реактор под названием JT-60SA, запущенный в Наке к северу от Токио в конце 2023 года, представляет собой шестиэтажную установку высотой 50 футов и шириной 44 фута. Построенный и эксплуатируемый совместно Европой и Японией, JT-60SA станет крупнейшим в мире термоядерным реактором до завершения строительства ITER во Франции.

В настоящее время строятся и проходят испытания другие реакторы меньшего размера, в том числе ST40 в Оксфордшире, который является более компактным по сравнению с другими реакторами в форме “бублика”.

Объединенный европейский реактор Torus (JET), также расположенный в Оксфордшире, за пять секунд до вывода из эксплуатации выработал в общей сложности 69 мегаджоулей энергии.

Все они могут стать предшественниками термоядерных электростанций, которые будут подавать энергию непосредственно в сеть и в дома людей.

Источник