№ 3

Сентябрь/2022

Russian Traveler 03/2022

Корейский токамак поддерживал плазму в 7 раз горячее Солнца дольше 20 секунд

Фото: Korea Superconducting Tokamak Advanced Research

Температура достигла 100 миллионов градусов по Цельсию.

Корейские ученые более 20 секунд поддерживали температуру плазмы в 100 миллионов °C на корейском токамаке Korea Superconducting Tokamak Advanced Research (KSTAR). Обычно такие устройства называют «искусственное солнце». Сообщается, что реакция была остановлена из-за аппаратных ограничений.

KSTAR использует магнитные поля, чтобы генерировать и стабилизировать плазму и в итоге сделать ядерную энергию синтеза реальностью. На кадрах ниже видно, как реактор работает в течение 24 секунд и достигает температуры более 10 ^ 8 Кельвина, что эквивалентно 100 000 000 °C.

Ученые отмечают, что в будущем возможны более длительные периоды поддержания подобных температур.

Если мы сможем заставить такие реакторы работать, как это было задумано, это может изменить нашу жизнь. Это потенциально неограниченный источник чистой энергии, говорят исследователи. Достижение было установлено еще в декабре 2020 года, но только сейчас исследование прошло рецензирование и было опубликовано в журнале Nature. Однако с тех пор команда KSTAR уже побила свой собственный рекорд, а китайское «искусственное солнце», известное как EAST (Experimental Advanced Superconducting Tokamak или HT-7U), побило оба рекорда.

В 2021 году термоядерная машина Китайской академии наук достигла 120 миллионов градусов по Цельсию, поддерживая эту температуру в течение 101 секунды. До этого порог в 100 миллионов градусов не удерживался в течение более 10 секунд. В другом испытании 2021 года Объединенный европейский токамак (JET) в эксперименте удерживал сверхгорячую плазму в течение пяти секунд, произведя рекордные 59 мегаджоулей тепловой энергии. 

Как говорится в опубликованном исследовании, ключом к скачку KSTAR до 24 секунд стало обновление режимов внутреннего транспортного барьера (ITB). Эти режимы не до конца понятны ученым, но на самом простом уровне они помогают контролировать удержание и стабильность реакций ядерного синтеза.

Энергия ядерного синтеза работает путем столкновения тяжелых атомов водорода с образованием гелия, высвобождая огромное количество энергии. Этот процесс имитирует реакции, которые происходят естественным образом в ядрах звезд вроде нашего Солнца.

Пока что поддержание таких невероятно высоких температур в течение длительного периода времени является сложной задачей. Ученым придется побить еще не один такой рекорд, чтобы ядерный синтез начал работать в качестве полноценного источника энергии. К 2025 году инженеры KSTAR хотят преодолеть отметку в 100 миллионов градусов и удерживать их 300 секунд.

«Температура ионов в 100 миллионов градусов, достигнутая благодаря эффективному нагреву активной плазмы в течение такого длительного времени, продемонстрировала уникальные возможности сверхпроводящего устройства KSTAR и будет признана убедительной основой для высокопроизводительной термоядерной плазмы в стационарном состоянии», – заключают исследователи.

В отличие от ископаемых видов топлива, таких как уголь, нефть и природный газ, которые находятся под угрозой истощения и представляют угрозу для окружающей среды, сырье, необходимое для токамаков, практически неиссякаемо на Земле. Поэтому термоядерная энергия считается идеальной конечной энергией, которая может помочь планете добиться углеродной нейтральности.