Пока в мире идёт строительство самого технически сложного и передового сооружения в истории человечества – Международного Экспериментального Термоядерного Реактора, активизировался поиск менее затратных и коммерчески выгодных технологий в вопросе обуздания Управляемого Термоядерного Синтеза (УТС).
Так, американская компания, членом совета директоров которого является Чубайс А.Б., уже совершала революцию в плазмовихревом УТС.
Я недавно писал об этом, ознакомиться можно тут.
Однако недавно, в 2019 году, российские учёные совершили даже более значимую революцию в УТС на давно забытой и тупиковой технологии, вновь возродив мировой интерес к ловушкам открытого типа.
Но, обо всём по порядку.
Сама Газодинамическая Ловушка (ГДЛ), созданная в Институте ядерной физики ещё в 1986 году, практически предана забвению в силу очень большого прогресса в ТОКАМАКах. Каких-либо выдающихся результатов, способных реанимировать концепцию открытых магнитных ловушек для УТС, на ней тогда получить не удалось. Ну а дальше распад СССР и забвение на десятилетия не то что самой ловушки, а всей Российской науки.
Но время шло. Россия и наша наука постепенно начали восстанавливаться, и учёные новосибирского института ядерной физики создали уникальную технологию, на основе которой было создано новое поколение инжекторов нейтральных частиц – одной из самых важных технологий в достижении УТС.
Став самым главным поставщиком этой технологии в вопросах УТС, подробнее я писал об этом тут.
В 2013 году один из таких инжекторов был поставлен в американскую компанию “Tri Alpha Energy” (ту самую, где заседает сегодня Чубайс), и она тут же сильно прогрессировала в вопросах УТС, что сильно обнадежило наших учёных.
Это создало серьёзный прецедент в вопросе экспериментов с Газодинамической Ловушкой. Сама ловушка постоянно претерпевала последовательные улучшения и модернизацию. Новые инжекторы нейтральных частиц и поиски нужной геометрии их расположения позволили в 2015 году получить параметры плазмы, ранее считавшиеся невозможными для такого типа и размера ловушек.
Если температура ионов в плазме подобных ловушек открытого типа достигала параметров термоядерной реакции, то температура электронов упёрлась в потолок 3,5 миллиона градусов Цельсия и никакими методами не желала подниматься. «Холодные» электроны явились препятствием, не давая плазме достичь необходимых термоядерных параметров. Годы работы учёных во всем мире на открытых ловушках не привели к желаемому результату, что полностью остановило прогресс в увеличении температуры электронов, а, следовательно, параметров устойчивости плазмы. К этому времени параметры плазмы в ТОКАМАКах в тысячи раз превзошли таковые в ловушках отрытого типа, что окончательно похоронило последнюю надежду ловушек открытого типа – проект “MFTF” стоимостью более 1,2 миллиарда в переводе на современную ценность доллара.
Я уже писал о проекте “MFTF”, более подробно ознакомиться можно тут.
“MFTF” закрыли сразу после подписания акта о завершении строительства, так и не проведя ни одного эксперимента.
Эксперименты с подобными ловушками продолжались в России и Японии.
Результаты, полученные в 2004 году на российской гофрированной многопробковой ловушке открытого типа «ГОЛ-3» позволили обнаружить в плазме признаки существования активных магнитодинамических процессов на стадии распада тока плазмы. Новые данные учитывались при модернизации ГДЛ.
Подобный комплексный подход наконец-то позволил сдвинуться с мёртвой точки, и в 2015 году на Российской газодинамической ловушке открытого типа произошло событие, которое иначе как прорывом назвать невозможно. Температура электронов превысила 10 миллионов градусов Цельсия, что значительно больше рассчитанного теоретического предела дейтериевой плазмы в подобной 7-метровой установке!
В Мире родилась концепция, которая в вопросах УТС допустила замену сложных и дорогих ТОКАМАКов на дешёвые, простые и понятные ГДЛ.
Однако, результат должен быть исследован и многократно повторён. На это ушло ещё 4 года, и в 2019 году было опубликовано исследование, в котором была обоснована новая конфигурация ГДЛ, при которой произойдёт самоподдерживающаяся термоядерная реакция с количеством полученной на выходе энергии, превышающим количество энергии затраченной (Q>1).
Если ранее подобная газодинамическая ловушка должна была иметь неадекватные линейные размеры в 3-5 километров, то опираясь на новые исследования и результаты, размеры были сокращены до 26 метров!
Если удастся реализовать подобную концепцию, то это будет самый лучший и эффективный с экономической и энергетической точки зрения реактор среди любых возможных термоядерных реакторов!
Конечно всех проблем открытых ловушек не решили, например проблема продольных потерь энергии которые вообще невозможно свести к нулю в открытых магнитных системах.
Результаты, полученные в 2015 году, скорректировали проработки компоновки открытой ловушки нового типа - ГДМЛ-реактора. Новые идеи и результаты позволят сделать ловушку даже меньше изначально рассчитанной амбициозной 30-метровой длины.
И это ещё не всё! Подобная компоновка – это не только будущий термоядерный реактор, который сможет вырабатывать электроэнергию. Самое интересное в том, что это будущий термоядерный двигатель, который может открыть нам дорогу к освоению Солнечной системы!
Теперь дело за малым - создать подобную установку, причём сделать это может любой стартап в мире. Технология не является секторной, основные принципы УТС открыты и доступны каждому, будь это ТОКАМАК, или ловушки открытого типа.
Но не следует хоронить концепцию ТОКАМАКов так рано. Природа полна сюрпризов, и когда всем казалось, что ТОКАМАКи упёрлись в потолок и больше не прогрессируют, а параметры плазмы больше не улучшаются, были открыты условия, при которых в плазме самопроизвольно, без видимых на то причин и затрат энергии, начинал протекать мощный самоподдерживающийся электрический ток. Такой бонус от природы нельзя было заранее просчитать. Теоретически, это открывает термоядерным реакторам типа ТОКАМАКа путь к обузданию любых мощностей УТС.
Проект Международного Термоядерного Реактора призван разобраться в природе плазмы для создания компоновки реактора нового поколения. И каким он будет - покажет время.
А то, что проект “ITER” получился таким большим и дорогим, так это только потому, что ставилась задача со 100%-ной вероятностью получить и изучить требуемые параметры плазмы, которые не были никогда прежде достижимы.
Мир идёт к термоядерному будущему, реакторам УТС и новым термоядерным двигателям. Но об этом в другой статье.
Конец 4 части.
Часть 5. Международный экспериментальный термоядерный реактор: последняя надежда человечества
_____________________________________________________________________________________
Часть 1. Рождение термоядерной энергетики
Часть 2. Почему мы до сих пор не смогли построить термоядерный реактор? И сможем ли это сделать вообще?
Часть 3. Американская компания под руководством Чубайса готовит переворот в термоядерной энергетике
_____________________________________________________________________________________
В основе публикации использованы источники: