Термоядерная энергетика все еще далека от использования в промышленных масштабах, однако похоже, что время, когда это случится, уже не за горами. За последние несколько лет удалось установить несколько важных рекордов. Один из них совсем недавно был поставлен корейским реактором Кorea Superconducting Tokamak Advanced Research (KSTAR).

В настоящее время он является одним из самых передовых реакторов в мире, несмотря на компактные размеры. В ходе последних испытаний, он обеспечивал устойчивую температуру термоядерного синтеза в течение почти минуты, а также показал способность удерживать чрезвычайно горячую плазму в течение более 100 секунд.

Корейский термоядерный реактор KSTAR установил новый рекорд.

Температура в термоядерном реакторе

Термоядерный синтез — это тот процесс, который происходит в звездах. Именно благодаря ему Солнце согревает нашу планету. Однако, чтобы воссоздать термоядерный синтез в земных условиях, температура плазмы должна быть гораздо выше, чем в звездах, что связано с отсутствием на Земле настолько сильной гравитации.

Например, температура в термоядерных реакторах типа токмак, то есть в форме бублика, должна в семь раз превышать температуру в ядре Солнца, которая составляет 15 миллионов градусов. То есть плазма должна иметь температуру около 100 миллионов градусов.

KSTAR уже достигал этот порог в 2018 году, но такую температуру удалось удерживать только в течение 1,5 секунды. Впоследствии это время удавалось продлевать. Например, уже в 2021 году плазма сохраняла такую ​​температуру в течение примерно 30 секунд. Но в какой-то момент команда уперлась в потолок возможностей реактора, в результате чего в него были внесены определенные технические изменения.

Реактор токмак имеет форму бублика.

После того, как инженеры Корейского института термоядерной энергетики (KFE) модернизировали термоядерный реактор, высокая температура сохраняется в течение гораздо более длительного времени.

Какая цель термоядерного реактора KSTAR

Как сообщают сами ученые, KSTAR теперь может выдерживать температуру в 100 миллионов градусов по Цельсию в течение 48 секунд, а также может сохранять горячую плазму в режиме высокого ограничения, или H-режиме, в течение 102 секунд. Однако цель еще не достигнута. Задача состоит в том, чтобы удерживать необходимую температуру в течение 300 секунд во время горения плазмы. Исследователи рассчитывают, что добиться этой цели удастся к концу 2026 году.

Чтобы добиться желаемого результата, ученые собираются последовательно повышать производительность устройств нагрева и управления током. Кроме того, они будут работать над повышением безопасности основных технологий.

Реактор ITER будет запущен в 2025 году

Следует отметить, что KSTAR, как и Joint European Torus (JET), который недавно побил другой рекорд, служат испытательными полигонами, позволяющими разрабатывать и совершенствовать технологию термоядерного синтеза. То есть они являются термоядерными-реакторами первопроходцами. Впоследствии же полученный опыт будет использован для строительства и эксплуатации более совершенных реакторов, таких как ITER и DEMO. Они уже будут полноразмерными прототипами промышленных термоядерных реакторов.

ИТЭР должен быть запущен уже в следующем году. Ученые ожидают, что он сможет генерировать в 10 раз больше энергии, чем будет затрачиваться на поддержание термоядерной реакции. А еще более совершенный реактор DEMO, который станет его преемником, будет генерировать в 25 раз больше энергии.

Надо сказать, что термоядерного реактора DEMO еще не существует, однако его строительство должно начаться в ближайшее время, так как вся документация должна быть подготовлена уже в нынешнем году.

Термоядерный синтез может сделать революцию в области энергетики

Как говорят корейские ученые, нынешнее исследование дает зеленый свет для разработки основных технологий, необходимых для термоядерного реактора DEMO. При этом они в настоящее время делаю все возможное, чтобы обеспечить безопасность основных технологий, необходимых для эксплуатации более совершенных и мощных реакторов.

Напоследок напомним, что в конце прошлого года был открыт термоядерный реактор JT-60SA. Это крупнейший в настоящее время термоядерный реактор, который является предшественником ITER. Если все эксперименты завершатся успешно, произойдет настоящая энергетическая революция, так как реакторы будут вырабатывать большое количество доступной и экологичной энергии.

источник