Передовой корейский термоядерный реактор только что побил собственный рекорд по содержанию плазмы

Спустя всего год после того, как Корейский сверхпроводящий токамак (KSTAR) побил один рекорд по термоядерному синтезу, он побил его снова, на этот раз удерживая бурлящий водоворот плазмы с температурой 100 миллионов градусов в течение целых 30 секунд.

Хотя этот рекорд не дотягивает до 101 секунды, установленного Китайской академией наук в начале этого года, он остается важной вехой на пути к более чистой, практически безлимитной энергии, которая может изменить то, как мы питаем наше общество.

Вот почему это так важно.

Глубоко внутри звезд, таких как наше Солнце, гравитация и высокие температуры дают простым элементам, таким как водород, энергию, необходимую для преодоления отталкивания их ядер и заставляют их сжиматься в более крупные атомы.

В результате ядерного синтеза образуются более тяжелые элементы, несколько шальных нейтронов и огромное количество тепла.

На Земле собрать вместе гравитацию Солнца невозможно. Но мы можем добиться аналогичных результатов, заменив хруст гравитации на дополнительный удар в виде тепла. В какой-то момент мы даже сможем выжать из сливающихся атомов достаточно тепла, чтобы ядерная реакция продолжалась, а оставшегося тепла хватит для получения энергии.

Такова теория. Но для того, чтобы эта безумно горячая плазма оставалась на месте достаточно долго, чтобы использовать ее тепловую энергию в качестве постоянного и надежного источника энергии, требуется определенная смекалка.

KSTAR - лишь одна из нескольких испытательных установок по всему миру, пытающихся устранить недостатки технологии захвата плазмы под названием токамак.

Токамаки - это, по сути, большие металлические петли, предназначенные для содержания облаков горячих заряженных частиц. Будучи заряженным, движущееся облако генерирует сильное магнитное поле, позволяющее ему быть вытолкнутым на место встречным полем.

Трюк с токамаками заключается в том, чтобы точно настроить ток таким образом, чтобы он не выскользнул из своих магнитных пределов. Это легче сказать, чем сделать, поскольку нагретые импульсы плазмы - это не столько торнадо частиц, сколько нестабильные, мечущиеся водовороты хаоса.

Попробуйте удержать петлю желе внутри кольца из резинок, чтобы понять, насколько это сложно.

Существуют и другие способы достижения подобных результатов. Например, стеллераторы, такие как немецкое испытательное устройство Вендельштейн 7-X, меняют сценарий и используют очень сложный, разработанный искусственным интеллектом туннель из магнитных катушек, чтобы удержать вращающуюся петлю плазмы на месте. Это обещает более длительное время зависания, но немного усложняет нагрев плазмы.

С другой стороны, последние несколько лет токамаки достигают все больших и больших температур.

Китайский реактор Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST) в Хэфэе первым достиг значительного температурного рубежа в 100 миллионов градусов Цельсия еще в 2018 году - температуры, которая все еще недосягаема для стеллераторов (пока).

В этом году EAST нагрел плазму до 120 миллионов градусов Цельсия, удерживая ее более полутора минут.

Однако эти температуры были мерой энергии, распределенной между ее электронами. Горячо, без сомнения, но добиться повышения температуры гораздо более тяжелых ионов тоже важно. Не говоря уже о том, что это сложнее.

В прошлом году KSTAR достиг 100 миллионов для своей ионной температуры, поддерживая импульс в течение 20 секунд.

Тот факт, что он только что достиг 30 секунд - чуть более 12 месяцев спустя - невероятно обнадеживает.

Каждая испытательная установка работает немного по-своему, используя различные варианты технологии, чтобы расширить пределы от длительности импульса до стабильности и температуры электронов или плазмы.

Хотя очень соблазнительно воспринимать каждый рекорд как соревнование, важно отмечать каждую веху как еще один полученный урок.

Каждое достижение показывает другим пути решения проблем, с которыми мы все еще сталкиваемся при использовании солнечного двигателя в качестве источника энергии на Земле.