Реактор JT-60SA / Фото: Fusion for Energy/National Institutes for Quantum Science and Technology
В самом начале декабря на севере от Токио был торжественно открыт величайший на сегодняшний день экспериментальный реактор ядерного синтеза, где ученые продолжают работать над тем, чтобы сделать ядерный синтез жизнеспособным источником мировой энергии.
Реактор JT-60SA представляет собой токамак-реактор в форме пончика, который может нагревать плазму до 200 миллионов °C. Первый раз установка была запущена в октябре; в то время исследователи, связанные с проектом, подсчитали, что реактору потребуются два года, чтобы произвести плазму, необходимую для экспериментов, сообщает издание Science.
Комиссар ЕС по энергетике Кадри Симсон на церемонии открытия реактора назвала его «самым передовым токамаком в мире, добавив, что термоядерный синтез имеет потенциал стать ключевым компонентом энергетического баланса во второй половине этого века.
Несмотря на сдержанный оптимизм, ключевым здесь пока является все же слово «потенциал», уточняет Gizmodo. Ядерный синтез часто называют священным Граалем энергетических исследований, ведь если ученым удастся реализовать экономически выгодные термоядерные реакции, это значительно уменьшит — если не устранит полностью — зависимость человечества от ископаемого топлива.
Но это намного легче сказать, чем сделать. Новый реактор, а также его аналог, который сейчас строится в Европе, международный термоядерный экспериментальный реактор (ITER), являются пока только экспериментами, призванными доказать технологическую возможность масштабирования термоядерного синтеза. ITER при этом еще и отстает от графика и превышает бюджет.
Ядерный синтез может быть сделан различными способами, но в любом случае это намного более чистый процесс, чем ядерное деление. Во время реакции термоядерного синтеза два легких атомных ядра сливаются в более тяжелое ядро, продуцируя при этом огромное количество энергии. В свою очередь при реакции деления в результате расщепления большого атома на более мелкие частицы производится меньше энергии, чем во время синтеза. Помимо этого, в результате синтеза не производятся радиоактивные отходы, как это происходит при делении.
Несмотря на прошлогодний научный прорыв физиков из Lawrence Livermore National Laboratory, получивших на своей установке чистый прирост энергии в реакции термоядерного синтеза (реакция произвела больше энергии (3 мегаджоуля), чем это потребовалось для усиления реакции в первую очередь (2 мегаджоуля), на питание установки требовалось значительно большее количество энергии (300 мегаджоулей). Другими словами, впереди еще долгий путь.
В то время как большие научные коллаборации работают над большими токамаками, некоторые проекты ставят своей целью создание меньших реакторов, использующих высокотемпературные сверхпроводящие магниты. Ожидается, что один из таких проектов SPARC будет завершен в 2025 году — тогда же ожидается и первая плазма с французского ITER.
О ядерном синтезе, который можно масштабировать, часто шутят, что он всегда где-то за горизонтом и станет реальностью, возможно, через 30 или 50 лет. Однако чем раньше будет сделана работа в этом направлении, тем быстрее человечество сможет избавиться от зависимости от ископаемых ресурсов.
Эксперименты по ядерному синтезу, которые будут проводиться на японском реакторе JT-60SA, помогут понять, что будет происходить во французском реакторе ITER, который имеет в шесть раз больший потенциал, чем его японский коллега. Проект JT-60SA — это результат сотрудничества между более чем 500 учеными и инженерами и более чем 70 компаниями со всей Европы и Японии.
Читайте также:
Физики объясняют, что будет дальше после прорыва в термоядерном синтезе
