Ядерный синтез
Ученые пытаются использовать силу ядерного синтеза — процесса, благодаря которому горят звезды — уже более 70 лет. Сливая атомы водорода с гелием при чрезвычайно высоких давлениях и температурах, они производят свет и тепло, производя огромное количество энергии без образования парниковых газов или радиоактивных отходов.
Смотрите также Ученые MIT достигли прорыва в сфере ядерного синтеза: созданы мощные высокотемпературные магниты
Но воспроизвести условия, существующие в сердцах звезд, — непростая задача. Самая распространенная конструкция термоядерного реактора — токамак — работает путем перегрева плазмы (одно из четырех состояний вещества, состоящее из положительных ионов и отрицательно заряженных свободных электронов) и удерживания ее внутри пончикообразной камеры реактора с мощными магнитными полями.
Однако удержание турбулентных и перегретых витков плазмы на месте достаточно долго для того, чтобы произошел ядерный синтез, было кропотливым процессом. Еще никому не удалось создать реактор, способный стабильно отдавать больше энергии, чем забирать на свой запуск и поддерживание.
Одной из главных преград было то, как обращаться с плазмой, достаточно горячей для термоядерного синтеза. Термоядерные реакторы требуют очень высоких температур — во много раз горячее, чем на Солнце, – поскольку им приходится работать при гораздо более низком давлении, чем там, где термоядерный синтез естественным образом происходит в ядрах звезд. Например, ядро Солнца достигает температуры около 15 миллионов градусов по Цельсию, но имеет давление, которое примерно в 340 миллиардов раз превышает давление воздуха на уровне моря на Земле.
Нагреть плазму до таких температур относительно легко, но найти способ удержать ее так, чтобы она не прожгла реактор и не разрушила при этом процесс термоядерного синтеза, — технически сложно. Обычно это делается с помощью лазеров или магнитных полей.
Чтобы увеличить время горения плазмы по сравнению с предыдущим рекордным запуском, ученые изменили некоторые аспекты конструкции реактора, в частности, заменили углерод на вольфрам, чтобы повысить эффективность "диверторов" токамака, которые отводят тепло и пепел из реактора.
Несмотря на то, что это был первый эксперимент, проведенный в среде новых вольфрамовых диверторов, тщательное тестирование оборудования и подготовка кампании позволили нам за короткий период достичь результатов, превосходящих предыдущие рекорды KSTAR,
– сказал Си-Ву Юн, директор Исследовательского центра KSTAR.
Этот рекорд присоединился к другим, установленным на конкурирующих термоядерных реакторах по всему миру, в том числе на финансируемой правительством США Национальной установке зажигания (NIF), которая попала в заголовки газет после того, как активная зона реактора на короткое время выделила больше энергии, чем было вложено в нее.