Logo
Cover

На протяжении 75 лет экономически выгодная реакция термоядерного синтеза остается для человечества вне досягаемости — мы все в тех же 20 годах от цели, как и в начале. Однако перспективы этой технологии настолько велики, что ученые и инженеры не оставляют попыток. Три с половиной года назад британская частная компания Tokamak Energy доложила о прорыве в коммерциализации термоядерной энергии — их токамак впервые нагрел плазму до 15 млн градусов. Теперь температура в сферическом термоядерном реакторе удалось поднять до 100 млн, как в центре звезды.

Принцип, лежащий в основе реакции термоядерного синтеза, которую мы хотим воспроизвести на Земле, относительно прост: надо взять атомы водорода, подвергнуть их давлению и температуре, как в солнечном ядре, в течение достаточно долгого времени, чтобы они образовали более тяжелые атомы, выделив в процессе огромное количество энергии. Однако поддерживать баланс между тремя главными параметрами (температурой, давлением и временем) на практике намного сложнее.

Для контроля раскаленной плазмы в СССР был предложен вариант кольцевидного реактора — бублика, внутри которого плавает плазма, поддерживаемая магнитными полями. При правильно подобранных условиях в плазме происходит реакция синтеза.

Большинство токамаков, построенных за последние 70 лет, созданы в рамках государственных программ по изучению физики водородной плазмы и проблем, с которыми столкнутся потенциальные строители реальных термоядерных электростанций. Они очень большие, дорогие и требуют огромного количества энергии.

Токамак ST40, построенный на частные инвестиции компанией Tokamak Energy, обошелся всего в $70 млн. Он спроектирован не в виде тора, а сферическим — из соображений компактности. В таком случае магниты находятся ближе к потоку плазмы, поэтому могут быть меньше и расходовать меньше энергии, генерируя более интенсивные поля.

Вдобавок, ST40 использует высокотемпературные сверхпроводящие магниты из редкоземельного оксида бария-меди. Они работают при температуре от -250 до -200 °C, то есть их можно охлаждать жидким азотом, а не более дорогим жидким гелием.

Достижение отметки в 100 млн градусов для небольшого и недорогого коммерческого токамака — значительный шаг вперед. Следующим станет разработка более продвинутого реактора ST-HTS, который Tokamak Enegry планирует сдать через несколько лет. А в 2030-х может появиться и первая электростанция.

Недавно крупнейший в мире экспериментальный термоядерный реактор ДЖЭТ, расположенный в Англии, выдал беспрецедентное количество энергии, эквивалентное взрыву 14 кг тротила. В течение пятисекундного импульса произошел выброс 59 МДж, что вдвое превышает прошлый рекорд для токамаков, установленный ДЖЭТ 25 лет назад.