Поймать звезду в магнитную ловушку. Ученые доказали возможность создания термоядерных АЭС

9 февраля 2022        BBC

Европейский коллектив ученых из расположенной под Оксфордом физической лаборатории JET впервые продемонстрировал на практике возможность создания термоядерных электростанций - практически неисчерпаемого источника чистой энергии будущего.

В ходе проведенного JET эксперимента, продолжавшегося около пяти секунд, физикам удалось получить 59 мегаджоулей полезной энергии (или около 11 МВт), что более чем вдвое превышает предыдущий мировой рекорд, установленный при проведении аналогичных экспериментов в 1997 году.

Впрочем, примечателен тут даже не объем произведенной энергии: этот показатель как раз довольно скромный по сравнению с любой электростанцией - примерно столько потребуется, чтобы вскипятить 60 электрических чайников.

Основное значение эксперимента - в том, что он на практике доказал правоту разработчиков экспериментального термоядерного реактора ИТЭР - "искусственного солнца", строительство которого вот уже полтора года идет на юге Франции при активном участии Росатома.

"Проведенный JET эксперимент еще на шаг приближает нас к энергии термоядерного синтеза, - заявил журналистам доктор Джо Милнз, заведущий технической частью эксперимента и отвечающий за работу реактора. - Мы продемонстрировали, что способны создать внутри нашего устройства маленькую звезду - и удерживать ее там на протяжении 5 секунд.

По словам Милнза, это знаменует собой выход на совершенно новый уровень.

Почему это важно

Существующие на сегодняшний день АЭС производят энергию за счет цепной ядерной реакции, то есть управляемого процесса расщепления атомов урана, сопровождающегося выделением значительного количества энергии (а также радиоактивных отходов).

Термоядерный синтез - обратный процесс, при котором атомы сливаются друг с другом, образуя новый химический элемент (не путать с соединением). Эта реакция, практически не оставляющая никаких вредных выбросов, сопровождается еще более мощным выделением энергии.

Контролировать высвобождаемую энергию настолько сложно, что вот уже более полувека физики пытаются сделать это на практике - но пока ученым удавались лишь экспериментальные образцы.

Именно ядерный синтез питает энергией звезды видимой нам Вселенной (включая и наше Солнце), в недрах которых атомы водорода буквально вдавливает друг в друга чудовищная гравитация, что позволяет поддерживать реакцию на протяжении миллиардов лет.

Однако воспроизвести слияние ядер в лабораторных условиях, мягко говоря, непросто.

Основная проблема с существующими экспериментальными реакторами состоит в том, что все они пока требуют больше энергии для запуска термоядерной реакции, чем удается получить в результате ее проведения.

Кроме того, на Солнце термоядерный синтез происходит при температуре около 10 млн градусов по Цельсию. На Земле, где гравитация примерно в 30 раз слабее солнечной, для протекания реакция нужна температура еще более высокая - около 100 млн градусов.

Поскольку контакта с раскаленным до такой температуры веществом не выдержит ни одно из известных науке химических соединений, еще в 1960-е годы советские ученые придумали удерживать раскаленную до астрономических температур плазму при помощи магнитных ловушек, заперев ее в тороидальную камеру (в форме бублика) - так, чтобы она не касалась стенок.

ИТЭР должен стать первым промышленным реактором, где реакцию термоядерного синтеза удастся масштабировать и перевести на промышленные рельсы.