Для виробництва енергії, достатньої для живлення 12 000 будинків, знадобилося лише 0,2 міліграма палива.
Це тиждень проривів і захоплюючих оголошень про ядерний синтез. Після захопливих новин з американського Інерційного термоядерного синтезу, вчені з Великої Британії оголосили про найвищий рівень виробництва енергії, коли-небудь досягнутий за допомогою ядерного синтезу.
Випробування в Об’єднаному європейському торі (JET) дозволило створити потужність термоядерного синтезу протягом п’яти секунд, вивільнивши 69,26 мегаджоулів енергії лише з 0,21 міліграма палива. Це еквівалентно енергії, яку можна отримати з 2 кілограмів (4,4 фунта) вугілля. Паливо, про яке йдеться, є сумішшю двох видів важкого водню – дейтерію і тритію, які будуть використовуватися на електростанціях ядерного синтезу майбутнього.
Попри рекордні показники, JET не призначений для досягнення енергії, очікуваної для цих станцій. Він є першовідкривачем для повномасштабних прототипів, таких як ITER та DEMO. ITER буде запущений наступного року і має генерувати в 10 разів більше енергії, ніж було вкладено. Його наступник, DEMO, вироблятиме електроенергію і в 25 разів більше енергії, ніж вкладено. Проте, результати JET показують потенціал цієї технології.
“Наша успішна демонстрація сценаріїв роботи майбутніх термоядерних установок, таких як ITER і DEMO, підтверджена новим енергетичним рекордом, вселяє більшу впевненість у розвиток термоядерної енергетики. Окрім встановлення нового рекорду, ми досягли того, чого ніколи раніше не робили, і поглибили наше розуміння фізики термоядерного синтезу”, – сказав професор Амброджіо Фасолі, керівник програми (генеральний директор) EUROfusion.
“Ми можемо надійно створювати термоядерну плазму, використовуючи ту саму паливну суміш, що й на комерційних термоядерних електростанціях, демонструючи передовий досвід, накопичений протягом тривалого часу”, – додала д-р Фернанда Ріміні, старший менеджер з експлуатації JET.
JET, ITER та DEMO – це проєкти ядерного синтезу, відомі як токамаки. Плазма, що плавиться, утримується в камері у формі пончика за допомогою потужних магнітів. Термоядерний синтез – це процес, який живить Сонце і всі зірки, але на Землі ми не можемо досягти тиску і температури, які присутні в ядрі цих об’єктів. Тож нам доводиться проявляти творчість, і зазвичай це означає нагрівання плазми до понад 100 мільйонів градусів.
При таких температурах плазма вивільняє багато енергії (це і є метою), але можуть бути сплески, які пошкоджують стіни конфайнменту. При синтезі дейтерію і тритію утворюється гелій, і цей побічний продукт потрібно утилізувати, не руйнуючи вихлопну систему. JET продемонстрував, що обидві ці проблеми можна вирішити.
“Ми не тільки продемонстрували, як пом’якшити інтенсивний потік тепла від плазми до вихлопної системи, ми також показали в JET, як ми можемо привести край плазми в стабільний стан, запобігаючи тим самим сплескам енергії, що досягають стінки. Обидві технології призначені для захисту цілісності стінок майбутніх машин. Ми вперше змогли протестувати ці сценарії в дейтерієво-тритієвому середовищі”, – додав д-р Еммануель Жоффрен, керівник робочої групи з експлуатації токамаків EUROfusion з CEA.
Щоб створити такі високі температури, необхідно затратити багато енергії. В ядерному синтезі мета полягає в тому, щоб досягти добротності, більшої за одиницю, коли ви отримуєте стільки енергії, скільки вкладаєте. Єдиним експериментом, який поки що досяг цього, була система інерційного термоядерного синтезу в США, яка отримала добротність 1,5. Найкраще, що вдалося досягти JET, – 0,69, але вихід енергії JET був у 20 разів вищим, ніж у Inertial Fusion.
До комерційних термоядерних електростанцій ще кілька десятиліть, але ці нещодавні прориви показують, що існує безліч шляхів до цієї мети, і лише шляхом подальших експериментів ми можемо продовжувати вдосконалюватись.