Токамак в Нью-Джерси установил новый рекорд в области термоядерной плазмы, заключив реакцию в вольфрам — жаропрочный металл, который позволяет физикам поддерживать раскаленную плазму дольше, а также при более высоких энергиях и плотностях, чем углеродные токамаки.
Токамак — это термоядерный реактор в форме тора (бублика), которое удерживает плазму с помощью магнитных полей, позволяя ученым манипулировать перегретым веществом и вызывать реакции синтеза. Недавнее достижение было получено на установке WEST (Tungsten (W) Environment in Steady-state Tokamak), токамаке, управляемом Французской комиссией по альтернативным источникам энергии и атомной энергии (CEA).
В WEST было введено 1,15 гигаджоуля энергии, и в течение шести минут поддерживалась плазма с температурой около 50 миллионов градусов Цельсия. Этот рекорд был достигнут после того, как ученые облицевали внутреннюю поверхность токамака вольфрамом — металлом с чрезвычайно высокой температурой плавления. Исследователи из Принстонской лаборатории физики плазмы использовали рентгеновский детектор внутри токамака для измерения характеристик плазмы и условий, которые сделали это возможным.
"Это прекрасные результаты. Мы достигли стационарного режима, несмотря на сложные условия из-за этой вольфрамовой стенки.
— Ксавье Литодон, ученый CEA и председатель Координации по международным проблемам длительной работы (CICLOP)
Ядерный синтез происходит, когда атомы сливаются, уменьшая их общее количество и высвобождая в процессе огромное количество энергии. Его не следует путать с ядерным делением — обратным процессом, при котором атомы расщепляются с выделением энергии.
Ядерное деление также создает ядерные отходы, в то время как ядерный синтез рассматривается как потенциальный Святой Грааль энергетических исследований: чистый процесс, который можно оптимизировать для производства большего количества энергии, чем требуется для питания самой реакции. Отсюда и ажиотаж вокруг "безграничной энергии".
В начале этого года Корейский институт энергии синтеза установил в своем токамаке KSTAR вольфрамовый дивертор, заменив углеродный. Согласно Национальному исследовательскому совету науки и технологий Кореи, новый дивертор вдвое улучшает предел теплового потока реактора. Новый дивертор KSTAR позволил команде института дольше поддерживать высокие ионные температуры, превышающие 100 миллионов градусов Цельсия.
Луис Дельгадо-Апарисио, ведущий ученый проекта PPPL по физическим исследованиям и рентгеновскому детектору, а также руководитель перспективных проектов лаборатории, сказал в пресс-релизе:
Среда с вольфрамовыми стенками гораздо сложнее, чем с использованием углерода. Это просто разница между попыткой поймать котенка дома и попыткой погладить самого дикого льва.
Стоит учесть, что достижение высоких температур — это не окончательная цель. Запускать термоядерный синтез ученые уже умеют давно. Проблема в том, как поддерживать этот процесс достаточно долго, чтобы получать избыток энергии, который и будет питать человечество.
