Термоядерный реактор на юге Франции под названием WEST достиг важной вехи, которая приближает человечество на шаг к чистой, устойчивой, почти безграничной энергии
Ученые создали «искусственное Солнце» с бесконечной термоядерной энергией Фото сгенерировано с помощью chatgpt.com
Ученые из Принстонской лаборатории физики плазмы в Нью-Джерси, которые сотрудничали над проектом, объявили, что устройство создало сверхгорячий материал, называемый плазма, достигавший 90 миллионов градусов по Фаренгейту (50 миллионов градусов по Цельсию) в течение 6 минут подряд.
Конечная цель — поддерживать сверхгорячую плазму в течение многих часов, но 6 минут — это новый мировой рекорд для такого устройства, как WEST. Другие ядерные реакторы, подобные WEST, создавали более горячую плазму, но они не работали так долго.
WEST — это так называемый токамак. Это термоядерный реактор в форме пончика размером с комнату 8 на 8 футов (2,4 м на 2,4 м) с потолками высотой 8 футов (2,4 м), способный генерировать тот же тип энергии, который питает наше Солнце. Вот почему ученые иногда называют эти машины «искусственными солнцами».
«Мы пытаемся создать солнце на Земле, — рассказал Луис Дельгадо-Апарисио, руководитель перспективных проектов PPPL. — И это чрезвычайно, чрезвычайно сложная задача».
Но этот новый рекорд свидетельствует о том, что они движутся в правильном направлении.
Солнце работает на ядерном синтезе (когда атомные ядра объединяются и высвобождают энергию), который не следует путать с процессом ядерного деления (когда атомные ядра расщепляются и высвобождают энергию), питающим современные ядерные реакторы.
Энергия термоядерного синтеза является более мощной, чем любая другая форма энергии, которую мы имеем сегодня. Если мы сможем использовать эту энергию, то сможем производить почти в 4 миллиона раз больше энергии на килограмм топлива, чем ископаемые виды топлива. Кроме того, она не содержит углерода.
Для того, чтобы термоядерный синтез произошел на Земле, топливо должно нагреться до температуры не менее 50 миллионов градусов по Цельсию. Одним из главных препятствий, с которыми сталкивается термоядерная энергетика, является то, что для создания таких экстремальных температур требуется огромное количество энергии, и пока реакторы не могут поддерживать плазму достаточно долго, чтобы получить избыток энергии, который можно было бы использовать в коммерческих целях. Итак, пока термоядерные реакторы обычно потребляют больше энергии, чем производят.
Интересное по теме: На Земле появится суперконтинент — ученые рассказали когда
Последний прорыв WEST не стал исключением. Однако, он сгенерировал на 15 процентов больше энергии от термоядерного синтеза по сравнению с предыдущими попытками. Кроме того, плазма была вдвое плотнее, что является еще одним важным компонентом создания большего количества энергии.
Ключ к рекордному успеху WEST: вольфрам
WEST помогает ученым тестировать лучшие материалы для создания стенок внутри термоядерного реактора, что является непростой задачей, поскольку эта среда может достигать температуры, которая втрое превышает температуру в центре Солнца.
Изначально WEST содержал углеродные стены. По словам Дельгадо-Апарисио, хотя с углеродом легко работать, он также поглощает тритий, редкий изотоп водорода, который питает реакцию термоядерного синтеза.
«Представьте, что у вас есть стена, которая является не просто стеной, а своего рода губкой, — сказал он. — Губкой, которая впитывает ваше топливо».
Итак, в 2012 году ученые решили протестировать другой материал для стенок токамака — вольфрам.
Благодаря способности вольфрама выдерживать высокую температуру, не поглощая тритий, Дельгадо-Апарисио считает его идеальным материалом для стенок токамака.
Однако вольфрам не идеален. Одним из его недостатков является то, что он может плавиться и попадать в плазму, загрязняя ее. В свою очередь, это может противодействовать процессу, излучая много энергии и охлаждая плазму.
Поэтому для оптимизации системы ученым нужно понять, как именно вольфрам ведет себя и взаимодействует с плазмой. Именно этим исследователи и занимаются в рамках проекта WEST.
Например, команда модифицировала диагностический инструмент, который они использовали в этом последнем эксперименте с WEST. Инструмент помог команде точно измерить температуру плазмы, чтобы лучше понять, как вольфрам мигрирует со стенок устройства в плазму.
«Мы можем обнаружить, как он движется внутри, мы можем следить за ним, мы можем изучать его транспортировку внутри машины», — сказал Дельгадо-Апарисио.
Это может помочь в разработке будущих методов удержания плазмы без примесей, таких как сгустки вольфрама, которые охлаждают ее.
Окажется ли вольфрам ключом к разблокированию коммерческой термоядерной энергетики, еще предстоит выяснить.
Коммерческая термоядерная энергетика, скорее всего, появится через десятилетия, но Дельгадо-Апарисио считает, что они делают шаги к «этой великой цели — дать энергию человечеству».
Ознакомьтесь с другими популярными материалами:
На Землю надвигается мощная магнитная буря: когда ждать
Что произойдет, если Луна исчезнет — ответ ученых
Как выглядит Солнце вблизи: ESA опубликовало видео
По материалам: Science Alert.
