Французские ученые побили китайский рекорд по термоядерному синтезу на 25%

Согласно заявлению CEA (Комиссариат по атомной энергии и альтернативным источникам энергии), термоядерный реактор токамак WEST поддерживал постоянный цикл горения плазмы в течение рекордных 1 337 секунд, что на 25% побило предыдущий рекорд Китая в 1 066 секунд, установленный 20 января.

«Компания WEST достигла нового ключевого технологического рубежа, поддерживая водородную плазму в течение более двадцати минут за счет подачи 2 МВт тепловой мощности», — говорится в заявлении Анны-Изабель Этьенвре, директора CEA по фундаментальным исследованиям. (2 мегаватта достаточно, чтобы обеспечить энергией более 1000 домов). «Эксперименты будут продолжены с увеличением мощности».

Ученые уже более 70 лет пытаются использовать силу ядерного синтеза — процесса, который питает звезды. Соединяя атомы водорода при чрезвычайно высоких давлениях и температурах, звезды превращают материю в свет и тепло, вырабатывая огромное количество энергии без образования парниковых газов и долговечных радиоактивных отходов.

Но воспроизвести условия, существующие в сердцах звезд, — задача не из простых. Наиболее распространенная и продвинутая конструкция термоядерных реакторов называется токамак. Токамак работает за счет перегрева плазмы (одно из четырех состояний материи, состоящее из положительных ионов и отрицательно заряженных свободных электронов) и удержания ее внутри реакторной камеры в форме пончика с мощными магнитными полями.

Чтобы достичь нового рубежа, реактор WEST сделал именно это, удерживая плазму из тяжелых изотопов водорода, раскаленную до температуры более 50 миллионов градусов Цельсия, в течение более 22 минут.

Приготовить плазму до таких температур относительно просто, но найти способ загнать ее в угол, чтобы она не прогорела в реакторе и не разрушила процесс термоядерного синтеза, технически непросто. Обычно это делается с помощью лазеров или магнитных полей.

Это достижение открывает путь для возможной эксплуатации термоядерного реактора Международного термоядерного экспериментального реактора (ИТЭР) — проекта, в котором участвуют Китай, Европейский союз, Индия, Япония, Южная Корея, Россия и США, чтобы запустить самый большой термоядерный реактор в истории.

«Этот превосходный результат позволяет компании WEST и французскому сообществу возглавить работу по использованию ИТЭР в будущем», — сказал Этьенвре.

Состоящий из 19 массивных катушек, соединенных петлями с несколькими тороидальными магнитами, ИТЭР первоначально должен был начать свое первое полное испытание в 2020 году, но пересмотр графика означает, что первый запуск произойдет не ранее 2039 года. Это означает, что технология вряд ли будет развиваться достаточно быстро, чтобы стать практическим решением климатического кризиса.

Несмотря на то, что ИТЭР сталкивается с задержками, достижения вроде рекорда WEST важны для прогресса термоядерной энергетики. Они позволяют углубленно изучать поведение плазмы в экстремальных условиях, совершенствовать технологии удержания и нагрева. Каждый эксперимент, каждый новый рекорд приближает нас к пониманию физики термоядерного синтеза и решению инженерных задач, связанных с созданием устойчивых термоядерных реакторов.

Разработка материалов, способных выдерживать колоссальные температуры и нейтронное излучение, также является ключевым направлением исследований. WEST, с его вольфрамовыми компонентами, предоставляет ценные данные о поведении материалов в условиях термоядерного синтеза. Эти знания напрямую применимы к конструкции ИТЭР и будущих термоядерных электростанций.

Хотя термоядерная энергия пока не готова заменить ископаемое топливо, прогресс в этой области вселяет надежду на создание безопасного и экологически чистого источника энергии в будущем. Рекорд WEST – это еще один шаг к этой цели, демонстрирующий потенциал термоядерного синтеза и необходимость дальнейших исследований.