Термоядерный реактор JET готовится достичь точки безубыточности

Один из лучших в мире термоядерных реакторов, расположенный в самом сердце Оксфордшира в Англии (там, где жил и творил Дж. Р.Р. Толкин), в ближайшее время начнет эксперимент, который может достичь мифической точки «безубыточности». Этот эксперимент, известный как Joint European Torus (JET), эффективно устанавливал рекорды в сфере термоядерного синтеза с 1997 года, несмотря на потуги Национальной лаборатории зажигания США (NIF). Если JET сможет достичь точки безубыточности, появятся большие шансы на то, что реактор ITER, который в настоящее время строится во Франции, получит Святой Грааль вечной зеленой энергетики: самоподдерживающийся термоядерный синтез.

Еще в 1970-х Европейское сообщество (предшественник Евросоюза) решило принять всерьез термоядерную энергию. В 1977 году, после многих вариантов планов, началось строительство JET. Официально JET был открыт в 1984 году королевой Елизаветой II. В 1997 году было произведено 16 мегаватт термоядерной энергии из входной мощности в 24 мегаватт. К этому значению не приблизился ни один из термоядерных реакторов, даже NIF.

(Проблема в том, что метод зажигания NIF — 500-тераватт лазерной энергии — крайне неэффективен).

В то время как сам по себе JET является довольно низкоэнергетичным экспериментом (38 мегаватт), он все еще интересен, поскольку представляет собой мелкомасштабный прототип массивного (500 мегаватт) термоядерного реактора ITER, который строится во Франции и который будет синтезировать (как ожидается) дейтерий-тритиевое топливо (D-T) в 2027 году. За последние несколько лет JET был модернизирован «ИТЭРоподобной стеной» (и это практически научное название — ITER-Like Wall) из твердого бериллия, который может противостоять бомбардировке ультравысокоэнергетических нейтронов и температуре в 200 миллионов градусов Цельсия.

С этой новой стеной ученые из JET думают, что готовы вылить немного топлива D-T в токамак, накачать в него магнитное поле и молиться, чтобы в процессе реакции выделилось больше энергии, чем было затрачено для запуска реакции. Ключ к устойчивому синтезу — удерживание плазмы, горячей и сконцентрированной; — и большую часть этой задачи должна выполнять стенка, от которой горячие нейтроны будут отскакивать обратно в реакцию, тем самым сохраняя тепло внутри реактора.

После нескольких лет работы с простым дейтерием, JET готов использовать дейтерий-тритиевую топливную смесь, которая будет гореть много жарче и обладать большим шансом на достижение точки безубыточности. Когда в 2020-х годах заработает ITER, он будет использовать смесь D-T. В разговоре с BBC, директор JET Стив Коули сообщил, что они «будут стремиться к коэффициенту 1 (Q=1)». Для самоподдерживающейся реакции синтеза необходим Q=20 или выше, но для этого нужны более мощные технологии. ITER будет стремиться к Q=5 или 10. И если стремление увенчается успехом, к 2030 году мы, наконец, запустим настоящий реактор термоядерного синтеза.