В 1991 году учёные, работавшие на передовом энергетическом объекте тех времён — Joint European Torus (JET), совершили важный прорыв, впервые добившись контролируемого высвобождения энергии в ходе ядерного синтеза (слияния и преобразования ядер химических элементов).
Похожие процессы происходят на Солнце, в результате чего высвобождается огромное количество энергии. Люди давно хотят обуздать этот процесс, чтобы заполучить в свои руки "бесконечную батарейку".
В 1997 году на в чём-то подобной Солнцу установке JET был поставлен мировой рекорд по количеству выходной энергии. Тогда учёные получили 22 мегаджоуля.
25 лет спустя учёные, работающие с JET, установили новый мировой рекорд, что, по их словам, является историческим моментом в исследованиях энергии ядерного синтеза.
Как мы уже сказали, JET относится к токамакам. Это тип термоядерного реактора, камера которого выполнена в форме пончика (тора). В ней для удержания круговых потоков плазмы используются магнитные катушки, расположенные в особом порядке.
Плазма в токамаке нагревается до миллионов градусов и удерживается в камере достаточно долго, чтобы атомы водорода слились вместе, образовав атомы гелия и выделив нужную учёным энергию.
На Солнце, напомним, "сплавляются" изотопы водорода дейтерий и тритий. Их "спекают" мощные гравитационные силы нашей звезды и высокая температура.
Однако тритий на Земле встречается относительно редко, и с ним к тому же проблематично работать. По этой причине последние эксперименты с использованием такого "топлива" проводились на JET в далёком 1997 году.
Сегодня в экспериментах с плазмой исследователи обычно используют водород или дейтерий вместо трития.
Однако для перехода к международному крупномасштабному термоядерному эксперименту ИТЭР важно, чтобы учёные были готовы к создаваемым в нём условиям.
ИТЭР, или Международный термоядерный экспериментальный реактор, представляет собой токамак высотой в семь этажей. Он строится на юге Франции, в том числе при активном участии учёных из России. После завершения строительства в 2025 году он станет крупнейшим в мире термоядерным реактором.
ИТЭР будет использовать смесь дейтерия и трития в пропорции 50:50. Он предназначен для производства 500 МВт мощности из 50 МВт, потребляемых для нагрева плазмы. Это будет означать десятикратный прирост энергии на выходе.
Чтобы подготовиться к экспериментам, которые начнутся уже в конце текущего десятилетия, инженеры JET заменили внутреннюю углеродную облицовку токамака материалом, состоящим из бериллия и вольфрама. Тем же материалом будут облицовывать стенки ИТЭР.
Эта модификация, а также тщательное моделирование, предшествовавшее испытаниям, позволили учёным получить стабильную плазму с дейтериево-тритиевым топливом, которое позволило получить 59 мегаджоулей энергии всего за пять секунд работы токамака, что более чем вдвое превышает предыдущий рекорд.
"Эти знаменательные результаты сделали нас на огромный шаг ближе к решению одной из самых больших научных и инженерных задач, – сказал Ян Чепмен (Ian Chapman), генеральный директор Управления по атомной энергии Великобритании. – Это награда за более чем 20 лет исследований и экспериментов, проведённых в сотрудничестве с партнёрами со всей Европы".
Добавим, что во время экспериментов 1997 года реактор также кратковременно вырабатывал 16 МВт пиковой мощности, что является действующим рекордом для токамака.
Этот рекорд не был побит в последнем раунде экспериментов JET, которые вместо этого были сосредоточены на производстве устойчивого потока термоядерной энергии.
"Если мы можем поддерживать термоядерный синтез в течение пяти секунд, мы можем сделать это и в течение пяти минут, а затем пяти часов, расширяя наши возможности для работы на будущих устройствах", – добавил Тони Донне (Tony Donné), руководитель программы EUROfusion.
Ранее мы рассказывали о новом рекорде китайского токамака, а ещё о том, что недавно термояд впервые создал больше энергии, чем потребил.
Больше новостей из мира науки вы найдёте в разделе "Наука" на медиаплатформе "Смотрим".
