Нефть будет не нужна: чего достигли китайские ученые

Китайское "искусственное Солнце" установило рекорд: горячая плазма удерживалась в рабочем состоянии в течение 17 с половиной минут. Как достижение физиков-ядерщиков приближает человечество к появлению практически неисчерпаемого источника энергии — в материале .

Маленькое Солнце

Если в реакторе АЭС происходит распад атомов, то в термоядерных установках — синтез. То же самое — внутри Солнца: протоны водорода сливаются, выделяя гелий. Возникают свет и тепло, которые достигают в том числе нашей планеты. Этот самоподдерживающийся процесс продолжается миллиарды лет. Если его воспроизвести, можно получить почти безлимитную энергию, причем более безопасную, чем в ядерных установках. Но есть несколько препятствий.

Поскольку гравитацию звезды в земных условиях повторить нельзя, вещество нужно либо сильно сжать, либо нагреть до температур, многократно превышающих солнечные. Однако столь горячая плазма расплавила бы любой материал, из которого можно построить реактор.

Тогда в Советском Союзе придумали токамак — тороидальную (в форме бублика) камеру с магнитными катушками. Плазма в ней удерживается от соприкосновения со стенками с помощью магнитного поля. Самый большой токамак — Международный экспериментальный термоядерный реактор (ИТЭР) — всем миром строят на юге Франции.

140 тысяч микроволновок

Одна из главных задач физиков-ядерщиков сегодня — достичь так называемого термоядерного зажигания. То есть сделать так, чтобы энергия, затрачиваемая на нагревание изотопов водорода, была меньше той, что выделяется при их синтезе. Когда зажигание произойдет, начнется горение, а вместе с ним и самоподдерживающийся процесс внутри "маленького Солнца".

Ожидается, что именно в ИТЭР удастся достичь зажигания и затем продемонстрировать коммерческую пригодность термоядерной энергетики, удерживая сверхгорячую плазму достаточно долгое время.

Мегастройка пока далека от завершения, а после него выход на полную мощность займет годы. Тем временем на других подобных устройствах — пусть не столь масштабных, но уже работающих — проводят аналогичные эксперименты. Одна из задач — отработать технологии, которые будут применены в ИТЭР. На днях китайские физики-ядерщики отчитались о важном достижении на этом пути.

Как сообщает Информационное бюро Госсовета КНР, 20 января Экспериментальный усовершенствованный сверхпроводящий токамак (EAST) поддерживал устойчивую работу плазмы в течение 1066 секунд (17 минут 37 секунд), установив новый мировой рекорд.

Прежний наилучший результат, достигнутый на том же реакторе в 2023-м, — 403 секунды. С тех пор установку изрядно усовершенствовали. Так, если раньше система нагрева плазмы работала на уровне 70 тысяч бытовых СВЧ-печей, то теперь ее выходная мощность удвоена, говорится в пресс-релизе.

"Можно поздравить"

Российские эксперты называют показатель в 1000 секунд "замечательным достижением".

"Можно поздравить коллег с этим результатом. Для понимания масштаба времени: рекордные разряды на токамаке Jet (Великобритания) — около пяти секунд, хотя и с заметно лучшими характеристиками разряда", — говорит исполняющий обязанности заведующего кафедрой физики плазмы Национального исследовательского ядерного университета МИФИ Юрий Гаспарян.

В ИТЭР планируют продемонстрировать разряды длительностью 3000 секунд, но уже в режиме горения. "Поэтому очень важно показать, что такая длительность достижима, пусть и с худшими характеристиками", — добавляет ученый.

В свою очередь, заместитель директора Проектного центра ИТЭР ("Росатом") Леонид Химченко объясняет, какие системы позволяет проверить продолжительная работа плазмы.

"Здесь наибольшую неопределенность вносит поведение материала первой стенки и дивертора (компоненты системы, которые защищают конструкцию от тепловых потоков). Так что это фундаментальное достижение для проекта ИТЭР и мировых термоядерных исследований", — говорит он.

Гаспарян отмечает: хотя до коммерческого использования пока далеко, показатели, достигнутые на китайском токамаке, безусловно, вселяют оптимизм.

Без России никак

Отметим, что Россия также принимает активное участие в строительстве ИТЭР, несмотря на сложную геополитическую обстановку. Страна взяла на себя обязательство изготовить 9,1 процента установки, или 25 систем. Несколько из них уже готовы — в 2022-м во Францию из Петербурга отправилась катушка полоидального поля.

"Россия продолжает уверенно и своевременно выполнять все обязательства. В первую очередь это разработка, изготовление и поставка высокотехнологичного оборудования организациями и предприятиями "Росатома", Российской академией наук, Курчатовским институтом, десятками крупнейших предприятий по всей стране", — рассказывает Химченко.

По его словам, работать в нынешних условиях стало сложнее. "Но мы справляемся, находим решения, — говорит он. — Международная ситуация меняется, а цель остается неизменной: дать человечеству безопасный, экологичный источник энергии с фактически неисчерпаемой топливной базой".

Отметим, что другой международный научный мегапроект — ЦЕРН — разорвал официальные связи с Москвой. Возможно, ИТЭР, строительство которого и так отстает от графика, просто не может себе позволить такую принципиальность: без России, как и без других важных стран, "искусственное Солнце" создать невозможно.