В Великобритании на прошлой неделе запустили новый экспериментальный термоядерный реактор ST40. Система уже сгенерировала «первую плазму». Конечная цель: разогреть плазму внутри токамака до температуры 100 миллионов градусов Цельсия, что в семь раз больше, чем в центре Солнца, к 2018 году. Это своего рода «порог», при котором из атомов водорода начинает образовываться гелий. В рамках реакции также создается огромный объем энергии, которую можно использовать на другие цели.
«Сегодня важный день для развития термоядерной энергетики не только в Великобритании, но и во всем мире», — прокомментировал Дэвид Кингэм, исполнительный директор компании Tokamak Energy, создавшей реактор ST40.
«Мы открываем первое в мире управляемое устройство термоядерной реакции, которое было спроектировано и построено частным предприятием. Реактор ST40, который вскоре выйдет на температуры термоядерной среды – 100 миллионов градусов Цельсия – является весьма компактным и экономически эффективным. Его открытие позволит добиться термоядерных мощностей уже в течение ближайших лет, а не десятилетий».
Плазма низкого давления в токамаке ST40Термоядерная реакция – это процесс, который питает наше Солнце. Если человечество выяснит, как овладеть этим процессом с помощью управляемых методов, то мы откроем дверь к источнику фактически бесконечной и чистой энергии, практически не создающей никаких загрязнений. В отличие от ядерного синтеза, который достигается сейчас внутри обычных ядерных реакторов, термоядерный синтез подразумевает слияние, а не разделение атомов. Процесс этого синтеза несколько сложнее, а побочным продуктом при процессе является выработка гелия. И, конечно же, колоссальный объем энергии.
Несмотря на огромную перспективность, ученые столкнулись с большими сложностями при разработке термоядерных реакторов. Процесс подразумевает использование высокомощных магнитов, которые создают магнитное поле для контроля заряженной и нагретой до невообразимых температур плазмы. Поддержание стабильного состояния плазмы критически важно для производства энергии. Именно в этом и состоит сложность.
Впрочем, в прошлом году в этом аспекте были достигнуты весьма значимые результаты. Ученые из Массачусетского технологического института в октябре установили рекорд плотности созданной плазмы, а в декабре южнокорейские исследователи стали первыми, кто добился поддержания «высокопроизводительной» плазмы с температурой до 300 миллионов градусов Цельсия в течение 70 секунд. В Германии тоже наблюдается прогресс. Там при испытании нового термоядерного реактора, носящего название стеллатор Wendelstein 7-X, тоже успешно смогли контролировать плазму.
Но мы по-прежнему еще далеки от того, чтобы «собрать все части воедино» и найти доступный способ производства стабильной плазмы с температурой, необходимой для создания реакции термоядерного синтеза.
ST40 – это токамак. В нем для контроля генерируемой в тороидальном ядре плазмы используются высокомощные магнитные катушки. Следующим шагом является установка всех магнитных катушек внутрь самого реактора и проверка работоспособности системы. Физики компании Tokamak Energy собираются с помощью них создать плазму температурой 15 градусов Цельсия, а в 2018 надеются добиться реакции в 100 миллионов градусов. Выход же на производство чистой энергии в Великобритании обещают к 2030 году.