Експериментальний європейський токамак Joint European Torus встановив новий рекорд і вивільнив 59 мегаджоулів енергії за п'ятисекундний імпульс. Це вдвічі більше за попередній енергетичний рекорд, встановлений на цьому ж токамаку у 1997 році, повідомляє пресслужба проєкту з дослідження термоядерного синтезу EUROfusion.
EUROfusion
Що сталося?
Консорціум європейських національних інститутів з дослідження термоядерного синтезу EUROfusion оголосив про новий енергетичний рекорд, досягнутий на токамаку Joint European Torus (JET). Їм вдалося створити стабільну плазму на основі дейтерієво-тритієвого палива та виробити протягом п'яти секунд 59 мегаджоулів термоядерної енергії шляхом термоядерного синтезу. Тобто JET досяг вихідної потужності в 11 мегаватів. Попередній енергетичний рекорд, встановлений на цьому ж токамаку у 1997 році, становив трохи менше 22 мегаджоулів загальної енергії та 4,4 мегавата потужності в середньому за п'ять секунд.
Звідки взялася енергія?
Поки основним джерелом енергії для нас залишається спалювання вугілля, нафти та газу, ми стоїмо перед проблемою як обмеженості їхніх запасів, так і шкідливого впливу продуктів згорання. Власне тому людству і цікаві реакції, які живлять зірки, – термоядерні. Термоядерний синтез може потенційно забезпечити значну частку світової енергії на багато тисяч років. А на відміну від традиційної ядерної енергетики, яка отримує енергію з реакцій розпаду, коли з важких ядер виходять легші, термоядерний синтез передбачає, навпаки, синтез більш важких атомних ядер із легших.
Такий процес синтезу вимагає надзвичайно високих температур, щоб частинки могли подолати сили електромагнітного відштовхування і злитися разом, утворюючи важчі ядра, такі як гелій, вивільнивши при цьому велику кількість необхідної енергії. Тому для керованого термоядерного синтезу необхідна високотемпературна воднева плазма, а найкраще — суміш важких ізотопів водню, дейтерію та тритію. Утримувати плазму пропонують у магнітному полі, для чого і створили токамаки, які не дають плазмі стикатися зі стінками камери, але утримують її магнітними полями — тороїдальним, створеним котушками, та полоїдальним, що утворюється при протіканні струму в плазмі.
EUROfusion
Коли токамак стане реальною термоядерною електростанцією?
Незважаючи на прогрес таких установок, режим виділення термоядерної енергії приблизно дорівнює витратам енергії на нагрівання плазми і триває всього кілька секунд. Тобто, щоб термоядерний реактор мав економічний сенс, потужність тепловиділення в плазмі повинна бути достатньою, щоб зберігалися сприятливі умови для протікання термоядерних реакцій. І всім установкам потрібно обійти так звану «межу беззбитковості» — досягти такого значення відношення теплової потужності, що генерується реактором, до потужності, що витрачається на підтримку його роботи, (Q), щоб він перевищував одиницю.
На майбутній ITER покладають надії довести значення Q до десяти. Зараз JET досяг значення 0,37, проте він обмежений мідними електромагнітами без кріогенного охолодження. На ITER збираються використовувати надпровідні магніти і кріоустановку для охолодження. Поки JET займав статус найпотужнішого токамака, а тепер почав використовуватися як випробувальний стенд для технологій і матеріалів, які планують випробувати на майбутньому реакторі ITER, який, як очікується, обійде обмеження і зможе стати економічно вигідним джерелом енергії.