💳 Потрібна європейська картка з лімітом 50к євро? Встановлюй Trustee Plus 👉
Наталя ХандусенкоНаукпоп
31 січня 2025, 13:56
2025-01-31
Китайське «штучне сонце» розігріли до температури в 15 разів більше, ніж у ядрі справжньої зірки, встановивши новий світовий рекорд. Наскільки людство наблизилося до «Святого Грааля» чистої енергії?
Поки триває ажіотаж навколо ШІ від DeepSeek, китайці зробили ще один серйозний прорив у дослідженнях термоядерного синтезу: їхній експериментальний надпровідний токамак, який називають штучним сонцем, побив власний світовий рекорд з утримання плазми. Це наблизило вчених Китаю до мети відтворити процеси ядерного синтезу на Сонці для виробництва чистої необмеженої енергії.
Поки триває ажіотаж навколо ШІ від DeepSeek, китайці зробили ще один серйозний прорив у дослідженнях термоядерного синтезу: їхній експериментальний надпровідний токамак, який називають штучним сонцем, побив власний світовий рекорд з утримання плазми. Це наблизило вчених Китаю до мети відтворити процеси ядерного синтезу на Сонці для виробництва чистої необмеженої енергії.
Експериментальний удосконалений надпровідний токамак (EAST) — це тороїдальна установка для магнітного утримання плазми. 20 січня китайський пристрій підтримував стабільну плазму високого утримання протягом дивовижних 1066 секунд при температурі понад 100 млн градусів протягом 18 хв. Крім того, побили свій власний світовий рекорд у 403 секунди, встановлений у 2023 році.
Прорив був досягнутий дослідниками з Інституту фізики плазми (ASIPP) та Хефейського інституту фізичних наук (HFIPS), що входять до складу Китайської академії наук (CAS).
EAST, фото Chines Academy of Sciences
EAST
EAST, який почав працювати у 2006 році, є першим токамаком, що утримує дейтерієву плазму за допомогою надпровідних ніобієво-титанових тороїдальних і полоїдальних магнітів.
У токамаку плазма підтримується в «H-режимі» або режимі високої концентрації — стані, який використовується в сучасних токамаках, що дозволяє раптово покращити концентрацію плазми вдвічі.
Чому прорив реактора EAST є важливим кроком в дослідженнях термоядерного синтезу
Понад 70 років науковці по всьому світу шукають шляхи використання енергії термоядерного синтезу, стикаючись на цьому шляху з численними проблемами, ключові з них:
керування екстремально високими температурами, адже дослідники прагнули досягти й підтримувати температуру понад 100 млн градусів Цельсія;
операційна стабільність. Вчені працювали над тим, щоб утримувати плазму протягом тривалих проміжків часу;
процес термоядерного синтезу вимагає витонченого контролю, що вимагає розробки складних систем для регулювання складного руху атомних ядер;
мабуть, найбільш важливим є прагнення до енергоефективності, оскільки дослідники прагнуть створити реакцію термоядерного синтезу, яка виробляє більше енергії, ніж споживає.
Хоча EAST не вирішує всіх цих проблем, рекордний запуск демонструє значний прогрес в утриманні плазми протягом тривалого часу.
«Термоядерний пристрій повинен досягати стабільної роботи з високою ефективністю протягом тисяч секунд, щоб уможливити самопідтримувану циркуляцію плазми, яка необхідна для безперервного виробництва енергії майбутніх термоядерних установок», — пояснив вчений Сонг Юнтао, додавши, що нещодавній рекорд знаменує собою важливий крок на шляху до створення функціонального термоядерного реактора.
EAST отримав кілька оновлень, які допомогли досягти цього успіху, включаючи нові інструменти діагностики плазми. Система опалення, яка спочатку споживала енергію, еквівалентну майже 70 000 домашніх мікрохвильових печей, тепер подвоїла свою вихідну потужність (140 000), зберігаючи стабільність і безперервність роботи.
Переваги термоядерної енергії
Відтворюючи природну реакцію Сонця, вчені вважають, що термоядерний синтез може вирішити світову енергетичну кризу, зменшити залежність від викопного палива та підтримати амбіції людства в освоєнні космосу.
Тож, термоядерна енергія може запропонувати наступні переваги:
Велика кількість палива: водень, основне паливо, є широко доступним.
Мінімальні відходи: термоядерний синтез виробляє незначні радіоактивні відходи порівняно з поділом.
Чиста енергія: відсутність викидів парникових газів робить її екологічно чистою.
Китайський реактор є лідером у своїй галузі, але він не єдиний у цих перегонах
Надпровідний термоядерний пристрій Tokamak Advanced Research (STAR) із Кореї досяг температури плазми 100 мільйонів градусів за Цельсієм протягом 20 секунд у грудні 2020 року.
У 2021 році британський токамак JETпродемонстрував здатність надійно генерувати термоядерну енергію, водночас встановивши світовий рекорд у виробленні енергії. Потужність термоядерного синтезу стабільно вироблялася протягом 5 секунд, що призвело до новаторського рекорду в 69 мегаджоулів при використанні лише 0,2 міліграма палива.
Перші експерименти JET з дейтерієм-тритієм відбулися в 1997 році. Але пристрій завершив свою наукову діяльність наприкінці грудня 2023 року.
У 2024 році корейське «штучне сонце» KSTARзафіксувало плазмову операцію з температурою 100 мільйонів градусів Цельсія протягом 48 секунд.
Будівництво Міжнародного термоядерного експериментального реактора (ITER)
Що далі
На півдні Франції вже ведуться роботи над Міжнародним термоядерним експериментальним реактором (ITER), який обіцяє стати найбільшим термоядерним реактором — і який повинен бути здатний побити ще більше рекордів. Тому ці досягнення є важливим і для ITER.
До речі, Китай приєднався до програми ITER у 2006 році як її сьомого учасника Китай відповідає за приблизно 9% будівництва та експлуатації проєкту.
Крім того, Китай зараз будує нове покоління експериментальних дослідницьких установок термоядерного синтезу в місті Хефеї, де знаходиться реактор EAST. Вони всі продовжать свою роботу з прискорення розробки та практичного застосування технології термоядерної енергії.
Національна ядерна корпорація Китаю (CNNC) має амбітні плани розробити промисловий прототип термоядерного реактора до 2035 року. До 2050 року вони сподіваються комерціалізувати широкомасштабну технологію термоядерного синтезу, потенційно революціонізуючи глобальний енергетичний ландшафт.