Мировой рекорд ядерного синтеза побит на установке JET Tokamak

Европейские исследователи на объекте Joint European Torus (JET) объявили в четверг, что они побили рекорд по выработке термоядерной энергии в последнем эксперименте с использованием установки типа токамак.

Ядерный синтез — это тот же процесс, который Солнце использует для выработки энергии. Его сторонники полагают, что однажды это может помочь в борьбе с изменением климата , предоставив мощный, безопасный и чистый источник энергии.

Команда исследователей на объекте JET недалеко от Оксфорда в центральной Англии произвела 69,26 мегаджоулей за шесть секунд, используя 0,2 миллиграмма топлива.

Новое достижение команды EUROfusion побивает их предыдущие мировые рекорды в 59 мегаджоулей (2022 г.) и 22,7 мегаджоулей (1997 г.), которые также были установлены на JET. Ученые смогли достоверно воспроизвести необходимые условия термоядерного синтеза для нового рекорда в нескольких экспериментальных импульсах, продемонстрировав достигнутое ими понимание и контроль над сложными процессами термоядерного синтеза.

«JET работает настолько близко к условиям электростанции, насколько это возможно с сегодняшними мощностями, и его наследие будет распространяться на все будущие силовые установки», — сказал Ян Чепмен, генеральный директор UKAEA.

«Результаты исследований JET имеют решающее значение не только для ИТЭР – мегапроекта термоядерных исследований, строящегося на юге Франции, – но и для других глобальных термоядерных проектов, стремящихся к будущей безопасной, низкоуглеродной и устойчивой энергетики», добавил он.

Внутри токамака JET по 0,1 миллиграмма дейтерия и трития (оба изотопа водорода) были нагреты до температур, в 10 раз более высоких, чем в центре Солнца, для создания плазмы.

Эта смесь удерживалась на месте с помощью магнитов, пока она вращалась, плавясь и выделяя огромную энергию в виде тепла.

Термоядерный синтез по своей сути безопасен, поскольку он не может запустить неконтролируемый процесс. Дейтерий свободно доступен в морской воде, а тритий можно получить как побочный продукт ядерного деления.

При эквивалентном весе он выделяет почти в четыре миллиона раз больше энергии, чем сжигание угля, нефти или газа, а единственным отходом является гелий.

Однако, несмотря на новый рекорд, JET не произвела больше энергии, чем было затрачено на ее производство.

Ливерморская национальная лаборатория Лоуренса в США стала пока единственным учреждением, достигшим этого подвига – Святого Грааля ядерного синтеза – в конце 2022 года с использованием другого процесса с использованием лазеров.

JET провел свои первые дейтерий-тритиевые эксперименты в 1997 году. Результаты, объявленные в четверг, продемонстрировали способность осуществлять термоядерный синтез в течение шести секунд, поскольку более длительное время приведет к перегреву медных проволочных магнитов JET.

ИТЭР будет оснащен сверхпроводниковыми электромагнитами, которые позволят процессу продолжаться дольше, возможно, дольше, чем 300 секунд.

Если в ИТЭР все пойдет хорошо, работающий прототип термоядерной электростанции может быть готов к 2050 году.

Потенциал термоядерной энергии

Термоядерный синтез, процесс, который питает такие звезды, как наше Солнце, обещает чистый источник тепла и электричества в долгосрочной перспективе с использованием небольших количеств топлива, которое можно получить по всему миру из недорогих материалов.

Дейтерий и тритий — два более тяжелых варианта обычного водорода, которые вместе обеспечивают самую высокую реакционную способность среди всех других видов топлива.

При температуре 150 миллионов градусов Цельсия дейтерий и тритий сливаются вместе, образуя гелий и выделяя огромное количество тепловой энергии. Термоядерный синтез по своей сути безопасен, поскольку он не может запустить неконтролируемый процесс и не производит долгоживущих отходов.