Побито світовий рекорд вихідної потужності термоядерного синтезу

У 1991 році вчені, які працювали на новаторському енергетичному об'єкті, здійснили важливий прорив, вперше домігшись контрольованого вивільнення енергії ядерного синтезу. У 1997 році токамак Joint European Torus (JET) встановив світовий рекорд вихідної потужності в 22 мегаджоулі. Двадцять п'ять років потому вчені побили цей світовий рекорд, що, за їхніми словами, є знаменним моментом у пошуках енергії термоядерного синтезу.

JET - це тип термоядерного реактора, відомий як токамак, камера у формі пончика, в якій використовується акуратне розташування магнітних котушок для утримання кругових потоків плазми.

Плазма нагрівається до мільйонів градусів і, теоретично, утримується на місці досить довго, щоб атоми водню всередині неї зливалися разом, утворюючи атоми гелію, що вивільняє величезну кількість енергії.

Це процес, що відбувається всередині Сонця, де величезні гравітаційні сили і висока температура сплавляють ізотопи водню дейтерій і тритій разом для вироблення енергії.

Однак тритій відносно рідкісний, і з ним проблематично поводитися тут, на Землі, і з цієї причини останніми експериментами з використанням палива були рекордні експерименти JET в 1997 році. Дослідники зазвичай використовують водень або дейтерій замість тритію в експериментах з плазмою.

«Ми можемо дуже добре вивчити фізику термоядерної плазми, працюючи з воднем або дейтерієм, так що це світовий стандарт», - пояснила Афіна Каппату з Інституту фізики плазми ім. Макса Планка. «Однак для переходу до міжнародного великомасштабного термоядерного експерименту ІТЕР важливо, щоб ми підготувалися до переважаючих там умов».

ІТЕР, або Міжнародний термоядерний експериментальний реактор, являє собою токамак висотою в сім поверхів, що будується на півдні Франції, і після завершення будівництва в 2025 році він стане найбільшим у світі термоядерним реактором.

ІТЕР буде використовувати суміш дейтерію і тритію в пропорції 50:50 і буде призначений для виробництва 500 МВт потужності з 50 МВт споживаної для нагріву плазми, демонструючи десятикратний приріст вихідної енергії.

Готуючись до цих експериментів в кінці поточного десятиліття, інженери JET замінили внутрішнє вуглецеве облицювання плазмової судини комбінацією берилію і вольфраму, тими ж матеріалами, які будуть облицьовувати стінки ІТЕР.

Така модифікація, поряд з ретельним моделюванням перед експериментами, дозволила вченим отримати стабільну плазму з дейтерієво-тритієвим паливом, яке виробило 59 мегаджоулів енергії за п'ять секунд, що більш ніж удвічі перевищує попередній рекорд.

"Ці знаменні результати зробили нас на величезний крок ближче до вирішення одного з найбільших наукових та інженерних завдань, - сказав Ян Чепмен, генеральний директор Управління з атомної енергії Великобританії. - Це нагорода за більш ніж 20 років досліджень і експериментів з нашими партнерами з усієї Європи ".

Під час експериментів 1997 року реактор також короткочасно виробляв 16 МВт пікової потужності, що є рекордом для токамака.

Цей рекорд стоїть досі і не був побитий останнім раундом експериментів JET, які замість цього були зосереджені на виробництві стійкої термоядерної енергії.

«Якщо ми можемо підтримувати термоядерний синтез протягом п'яти секунд, ми зможемо робити це протягом п'яти хвилин, а потім протягом п'яти годин, оскільки ми будемо розширювати наші можливості в майбутніх реакторах», - сказав Тоні Донне, керівник програми EUROfusion.