Токамак KSTAR установил новый рекорд по удержанию плазмы температурой 100 млн. градусов

Корейский токамак KSTAR, сверхпроводящее термоядерное устройство, также известное как корейское искусственное солнце, установил новый мировой рекорд, поскольку ему удалось поддерживать высокотемпературную плазму в течение 20 секунд с температурой ионов выше 100 миллионов градусов.

Исследовательский центр KSTAR в Корейском институте термоядерной энергии (KEF) объявил, что в совместном исследовании с Сеульским национальным университетом (SNU) и Колумбийским университетом США удалось добиться непрерывной работы плазменной установки в течение 20 секунд с ионной температурой выше 100 миллионов градусов, что является одним из основных условий ядерного синтеза.

Это большое достижение —  время работы увеличилось с 8 секунд во время кампании KSTAR Plasma Campaign 2019 более чем в 2 раза. В эксперименте 2018 года KSTAR впервые достиг температуры ионов плазмы 100 миллионов градусов (время удерживания: около 1,5 секунд).

Чтобы воссоздать термоядерные реакции, которые происходят на Солнце, изотопы водорода должны быть помещены внутрь термоядерного устройства, такого как KSTAR, чтобы создать состояние плазмы, в котором ионы и электроны разделены, а ионы должны нагреваться и поддерживаться при высоких температурах.

До сих пор были и другие термоядерные устройства, которые кратковременно управляли плазмой при температуре 100 миллионов градусов и выше. Ни один из них не преодолел барьер поддержания операции в течение 10 секунд и более.

Это предел работы устройства с нормальной проводимостью, и было трудно поддерживать стабильное состояние плазмы в термоядерном устройстве при таких высоких температурах в течение длительного времени.

В своем эксперименте 2020 года KSTAR улучшил характеристики режима внутреннего транспортного барьера (ITB), одного из режимов работы следующего поколения, разработанного в прошлом году и позволившего поддерживать состояние плазмы в течение длительного периода времени, преодолевая существующие ограничения операция сверхвысокой температуры плазмы.

Директор Исследовательского центра KSTAR в KFE Си-Ву Юн пояснил: «Технологии, необходимые для длительной работы 100 — миллионной плазмы, являются ключом к реализации термоядерной энергии, и успех KSTAR в поддержании высокотемпературной плазмы в течение 20 секунд станет важным поворотным моментом в гонке за обеспечением технологий для длительной работы высокоэффективной плазмы, критического компонента коммерческого ядерного термоядерного реактора в будущем».

«Успех эксперимента KSTAR в длительной высокотемпературной эксплуатации за счет преодоления некоторых недостатков режимов ITB приближает нас на шаг к разработке технологий реализации энергии ядерного синтеза», — добавил профессор кафедры ядерной инженерии Юн Су На, совместно проводивший исследования по работе плазмы KSTAR.

В дополнение к успеху в работе с высокотемпературной плазмой исследовательский центр KSTAR проводит эксперименты по различным темам, включая исследования ITER, предназначенные для решения сложных задач в области термоядерных исследований в течение оставшегося периода эксперимента.

KSTAR собирается поделиться своими ключевыми результатами экспериментов, включая этот успех, с исследователями термоядерного синтеза по всему миру на конференции МАГАТЭ по термоядерной энергии, которая состоится в мае.

Конечная цель KSTAR — добиться успеха в непрерывной работе в течение 300 секунд с температурой ионов выше 100 миллионов градусов к 2025 году.