Ученые только что установили новый мировой рекорд по стабильной высокотемпературной плазме с помощью корейского сверхпроводящего устройства Tokamak Advanced Research (KSTAR), достигшего температуры ионов выше 100 миллионов градусов Цельсия.
Известный как корейское "искусственное солнце", KSTAR использует магнитные поля для генерации и стабилизации сверхгорячей плазмы с конечной целью сделать ядерный синтез реальностью-потенциально неограниченным источником чистой энергии, которая может изменить способ питания нашей жизни. Если, конечно, мы сможем заставить его работать так, как задумано.
До этого момента 100 миллионов градусов не превышались более 10 секунд, так что это значительное улучшение по сравнению с предыдущими усилиями - даже если нам еще предстоит пройти долгий путь, прежде чем мы сможем полностью отказаться от других источников энергии. На данный момент ядерный синтез остается возможностью, а не фактом. "Технологии, необходимые для длительных операций с плазмой при температуре 100 миллионов градусов, являются ключом к реализации термоядерной энергии",-говорит физик-ядерщик Си-Ву Юн, директор исследовательского центра KSTAR в Корейском институте термоядерной энергии (KFE).
"Успех KSTAR в поддержании высокотемпературной плазмы в течение 20 секунд станет важным поворотным моментом в гонке за предоставлением технологий для долгосрочной высокоэффективной работы в плазме, критическом компоненте коммерческого термоядерного реактора в будущем."
Ключом к прыжку до 20 секунд было обновление режимов внутреннего транспортного барьера (ITB) внутри KSTAR. Ученые не до конца понимают эти режимы, но на самом простом уровне они помогают контролировать ограниченность и стабильность реакций ядерного синтеза.
KSTAR-это реактор типа токамака, подобный недавно запущенному в Китае, объединяющий атомные ядра для создания этого огромного количества энергии (в отличие от ядерного деления, используемого на электростанциях, которое расщепляет атомные ядра).
Хотя научная работа, необходимая для достижения этой цели, сложна, прогресс неуклонен. KSTAR впервые преодолела предел в 100 миллионов градусов в 2018 году, а в 2019 году сумела удержать температуру в течение 8 секунд. Сейчас этот показатель увеличился более чем вдвое.
"Успех эксперимента KSTAR в длительной высокотемпературной эксплуатации за счет преодоления некоторых недостатков режимов ITB приближает нас на шаг к разработке технологий реализации энергии ядерного синтеза",-говорит физик-ядерщик Юн Су На из Сеульского национального университета (СНУ).
В термоядерных устройствах, таких как KSTAR, изотопы водорода используются для создания плазменного состояния, в котором ионы и электроны разделены и готовы к нагреву - те же реакции синтеза, которые происходят на Солнце, отсюда и прозвище, которое получили эти реакторы.
До сих пор поддержание достаточно высоких температур в течение достаточно длительного периода времени, чтобы технология была жизнеспособной, оказалось сложной задачей. Ученым нужно будет побить больше таких рекордов, чтобы ядерный синтез работал как источник энергии, потребляя немного больше, чем морская вода ( источник изотопов водорода ) и производя минимальные отходы.
Несмотря на всю предстоящую работу по обеспечению того, чтобы эти реакторы производили больше энергии, чем потребляли, прогресс обнадеживает. К 2025 году инженеры KSTAR хотят преодолеть отметку в 100 миллионов градусов за 300 секунд. "Температура ионов в 100 миллионов градусов, достигнутая за счет эффективного нагрева центральной плазмы в течение столь длительного времени, продемонстрировала уникальные возможности сверхпроводящего устройства KSTAR и будет признана непреодолимой основой для высокоэффективной термоядерной плазмы в устойчивом состоянии",-говорит физик-ядерщик Юнг-Сок Парк из Колумбийского университета.
Результаты эксперимента еще не опубликованы в рецензируемом документе, но они будут представлены на Конференции МАГАТЭ по термоядерной энергии в 2021 году. Напомним, ранее сообщалось, что власти китайского города запустят искусственную луну для освещения.
