Ядерний синтез має потенціал для отримання величезної кількості енергії. Багато проблем у створенні стабільної термоядерної реакції вже подолано, але є й інші технічні питання, які потребують вирішення. Одне з них стосується захисту реактора від плазми, що плавиться. Наразі встановлено новий рекорд для токамака, вкритого вольфрамовим покриттям.
Оскільки ми не можемо створити зірку в лабораторії, нам доводиться бути креативними. У токамаках, термоядерних реакторах у формі пончика, плазма нагрівається до мільйонів градусів. Плазма має бути набагато гарячішою, ніж у центрі Сонця, тому що тиск у наших реакторах набагато нижчий. Але плазму потрібно стримувати, і саме тут вступає в дію екранування – і саме тому цей рекорд є важливим.
Пристрій, про який йде мова, – це вольфрамове середовище в стаціонарному стані Токамак (Tungsten Environment in Steady-state Tokamak). Його абревіатура – WEST, тому що W – це хімічний символ вольфраму (TEST підійде і як назва експериментального реактора). WEST досягав 50 мільйонів °C (90 мільйонів °F) протягом рекордних шести хвилин. В реактори було введено неймовірні 1,15 гігаджоулів енергії (приблизно енергія сильної блискавки). Це на 15 відсотків більше енергії і вдвічі більше щільності, ніж у попередніх випробуваннях.
“Нам потрібно створити нове джерело енергії, і це джерело має бути безперервним і постійним”, – сказав Ксав’є Літодон, науковець CEA і голова CICLOP, у своїй заяві. CEA – це французька комісія з альтернативних джерел енергії та атомної енергії, яка разом з Принстонською лабораторією фізики плазми працює над програмою термоядерного синтезу CICLOP – Coordination on International Challenges on Long Duration Operation (Координація міжнародних викликів щодо довготривалої експлуатації). Вчені люблять абревіатури.
Документ з результатами буде опублікований найближчими тижнями, але оголошені дані є захоплюючими, оскільки вони показують, що можливий шлях розвитку термоядерного синтезу є очікувано перспективним. “Це прекрасні результати. Ми досягли стаціонарного режиму, незважаючи на те, що перебуваємо в складних умовах завдяки вольфрамовій стінці”, – додав Літодон.
У попередніх конструкціях використовувалися графітові плитки, які дозволяли проводити стабільні триваліші реакції. Графіт – це лише шари вуглецю. Ним легше маніпулювати та інтегрувати в систему, але він може не підходити для великих реакторів, оскільки затримує паливо, що є ймовірною перешкодою для укладання угоди.
Вольфрам, з іншого боку, утримує менше палива, а також має інші важливі властивості, які роблять його розумним вибором. Але якщо навіть невелика кількість вольфраму потрапить в плазму, він може охолодити реакцію до такої міри, що термоядерний синтез більше не відбудеться. Тому потрібно добре розуміти навколишнє середовище.
“Середовище з вольфрамовими стінками набагато складніше, ніж при використанні вуглецю, – пояснив Луїс Дельгадо-Апарісіо, керівник передових проектів PPPL. “Це, по суті, різниця між спробою схопити кошеня вдома і спробою погладити дикого лева”.
Інноваційна діагностика була використана для вимірювання плазми протягом усього тесту, що не робилося раніше. Демонструючи не лише чудові результати вольфрамового токамака, а й інструменти спостереження, які тепер можуть бути застосовані до інших експериментальних реакторів по всьому світу.
