Китайская «искусственная солнечная электростанция» преодолела предел термоядерного синтеза, который ученые считали непреодолимым
Экспериментальный сверхпроводящий токамак (тороидальная камера с магнитными катушками), известный под названием EAST и часто называемый в СМИ «искусственным солнцем», вновь совершил прорыв в международных исследованиях по управляемому термоядерному синтезу. В ходе последней серии экспериментов, проходящей в Хэфэе, установка смогла удерживать плазму с температурой, превышающей сто миллионов градусов Цельсия, в течение рекордных 403 секунд, что составляет почти семь минут. Этот результат преодолевает важнейший физический и инженерный барьер, который долгое время считался одним из самых сложных на пути к получению практически неиссякаемой энергии.
Термоядерный синтез — это процесс, при котором легкие атомные ядра, такие как изотопы водорода дейтерий и тритий, сливаются, образуя более тяжелые ядра, например, гелий. При этом выделяется колоссальное количество энергии. Именно эта реакция питает наше Солнце и все звезды. Задача ученых — воспроизвести и обуздать этот процесс на Земле в управляемом режиме. Главная сложность заключается в том, чтобы создать и стабильно удерживать сверхгорячую плазму — четвертое состояние вещества, в котором электроны отделены от атомных ядер. Для начала реакции необходимы чудовищные температуры, а для удержания раскаленной плазмы, способной разрушить любой материальный сосуд, используются мощнейшие магнитные поля.
Именно эту задачу решает токамак EAST, один из ключевых элементов китайской национальной программы по термоядерной энергии. Предыдущие рекорды удержания плазмы измерялись десятками секунд. Преодоление рубежа в несколько минут на температуре свыше ста миллионов градусов — это качественный скачок. Он доказывает принципиальную возможность поддержания стабильного режима «горения» плазмы, необходимого для будущего энергетического реактора. Эксперимент подтвердил эффективность выбранной конструкции магнитной системы, методов нагрева плазмы и контроля за её нестабильностями.
Это достижение имеет прямое отношение к международному проекту ИТЭР — строящемуся на юге Франции гигантскому экспериментальному термоядерному реактору, в котором участвуют страны Евросоюза, Россия, США, Китай, Индия, Япония и Южная Корея. Данные, полученные на EAST, являются бесценными для инженеров и физиков ИТЭР, так как позволяют проверить и отточить технологии в реальных условиях. Успех китайского токамака укрепляет уверенность научного сообщества в осуществимости всей программы ИТЭР, конечная цель которой — получение чистой и безопасной энергии в промышленных масштабах.
С точки зрения энергетики будущего, управляемый термоядерный синтез сулит революцию. Топливом для него служит водород, который можно извлекать из воды, а его запасы практически неисчерпаемы. В процессе не образуется долгоживущих радиоактивных отходов, характерных для традиционных атомных электростанций, работающих на принципе деления ядер. Кроме того, сама физика процесса исключает возможность неконтролируемой цепной реакции и масштабной аварии. Получение устойчивой плазмы — это главный шаг от чисто научного эксперимента к прототипу энергетической установки.
Рекорд EAST — это не просто цифра в научном отчете. Это демонстрация того, что человечество постепенно, шаг за шагом, приближается к тому, чтобы обуздать энергию звезд. Пока что речь идет об исследовательских установках, потребляющих для работы больше энергии, чем выделяется в реакции синтеза. Следующая эпохальная веха — достижение «зажигания», когда реакция становится самоподдерживающейся и дает чистый энергетический выход. Работа таких установок, как китайский токамак, прокладывает прямой путь к этой цели, открывая перспективу принципиально нового источника благосостояния и развития для цивилизации.
