Реактор ядерного синтеза в Южной Корее работает при температуре 100 миллионов градусов Цельсия
Южнокорейское «искусственное солнце» установило новый рекорд термоядерного синтеза после перегрева плазменной петли до 180 миллионов градусов по Фаренгейту (100 миллионов градусов по Цельсию) в течение 48 секунд, объявили ученые. Реактор передовых исследований токамака в Корее (KSTAR) побил предыдущий мировой рекорд в 31 секунду, который был установлен тем же реактором в 2021 году.
Этот прорыв — небольшой, но впечатляющий шаг на долгом пути к источнику практически неограниченной чистой энергии. . Ученые пытались использовать силу ядерного синтеза — процесса горения звезд — уже более 70 лет. Сплавляя атомы водорода с образованием гелия при чрезвычайно высоких давлениях и температурах, так называемые звезды главной последовательности преобразуют материю в свет и тепло, генерируя огромное количество энергии без образования парниковых газов или долговременных радиоактивных отходов.
Но воспроизвести условия, обнаруженные в сердцах звезд, — непростая задача. Самая распространенная конструкция термоядерных реакторов — токамак — работает путем перегрева плазмы (одного из четырех состояний вещества, состоящего из положительных ионов и отрицательно заряженных свободных электронов) и захвата ее внутри камеры реактора в форме пончика с мощными магнитными полями. Однако удержание турбулентных и перегретых спиралей плазмы на месте достаточно долго, чтобы произошел ядерный синтез, было кропотливым процессом.
Советский ученый Натан Явлинский спроектировал первый токамак в 1958 году, но никому так и не удалось создать реактор, способный выдавать больше энергии, чем потребляет. Одним из главных камней преткновения было то, как обращаться с плазмой, достаточно горячей для плавления. Термоядерным реакторам требуются очень высокие температуры — во много раз выше, чем на Солнце — потому что им приходится работать при гораздо более низком давлении, чем при естественном термоядерном синтезе внутри ядер звезд.
Ядро реального Солнца, например, достигает температуры около 27 миллионов F (15 миллионов C), но имеет давление, примерно в 340 миллиардов раз превышающее давление воздуха на уровне моря на Земле.
Приготовление плазмы до таких температур — относительно простая задача, но найти способ удержать ее так, чтобы она не прожигала реактор, не разрушая при этом процесс термоядерного синтеза, технически сложно. Обычно это делается с помощью лазеров или магнитных полей.
Чтобы продлить время горения плазмы по сравнению с предыдущим рекордным запуском, ученые изменили некоторые аспекты конструкции своего реактора, в том числе заменили углерод на вольфрам, чтобы повысить эффективность «диверторов» токамака, которые извлекают тепло и золу из реактора. «Несмотря на то, что это был первый эксперимент, проведенный в среде новых вольфрамовых диверторов, тщательное тестирование оборудования и подготовка кампании позволили нам за короткий период достичь результатов, превосходящих предыдущие рекорды KSTAR», — Си-Ву Юн, директор KSTAR Research. Центра», — говорится в сообщении.
Ученые KSTAR стремятся к 2026 году заставить реактор поддерживать температуру 180 миллионов градусов по Фаренгейту в течение 300 секунд. Этот рекорд присоединяется к другим, достигнутым конкурирующими термоядерными реакторами по всему миру, в том числе рекорду финансируемого правительством США Национального центра зажигания (NIF), который вызвал заголовки газет после того, как активная зона реактора на короткое время выделила больше энергии, чем было вложено в нее.
