Тема:

Термоядерный синтез 2 месяца назад

Термоядерный реактор JET установил новый мировой энергетический рекорд

Так выглядит токамак JET изнутри.

Так выглядит токамак JET изнутри.
Фото UKAEA.

Диспетчерская JET.

Диспетчерская JET.
Фото UKAEA.

Так выглядит токамак JET изнутри.
Диспетчерская JET.
Эксперимент был проведён в рамках подготовки к запуску крупнейшего в мире термоядерного реактора ИТЭР.

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.

Диспетчерская JET.

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".