Сразу семь исследований описывают достигнутый к настоящему моменту прогресс и предстоящие задачи по созданию термоядерного реактора с нулевым уровнем выбросов [1].
Два с половиной года назад Массачусетский технологический институт заключил контракт с компанией Commonwealth Fusion Systems на разработку нового поколения научно-исследовательских экспериментов термоядерного синтеза под названием SPARC для создания в будущем экологически чистой электростанции.
Исследователи, которым было необходимо определить и уточнить физику, лежащую в основе амбициозной конструкции реактора, опубликовали серию статей, обобщающих достигнутый ими прогресс и описывающих ключевые вопросы в рамках этого проекта.
Эта серия работ обеспечивает высокий уровень уверенности в физике плазмы и прогнозах производительности SPARC. Никаких неожиданных препятствий или сюрпризов не возникло, и оставшиеся проблемы, по-видимому, поддаются решению, по словам специалистов.
Предполагается, что SPARC станет первым экспериментальным устройством, когда-либо достигавшим «горящей плазмы» — самоподдерживающейся термоядерной реакции, в которой изотопы водорода сливаются вместе, образуя гелий, без необходимости дальнейшего ввода энергии извне. Изучение поведения этой горящей плазмы, чего никогда раньше не делалось на Земле в контролируемом режиме, рассматривается как важнейшая веха для разработки следующего шага — рабочего прототипа генерирующей чистую энергию электростанции.
Конструкция SPARC, хотя и аналогична нескольким другим исследовательским термоядерным реакторам, работающим в настоящее время, достигнет, согласно планам, производительности термоядерного синтеза, сравнимой с ожидаемой в гораздо большем реакторе ITER, строящемся во Франции международным консорциумом.
В семи вышедших статьях рассматриваются конкретные области физики, которые должны были быть дополнительно уточнены и которые всё ещё требуют постоянных исследований, чтобы определить окончательные элементы конструкции машины и эксплуатационные процедуры и испытания, которые будут задействованы по мере продвижения работ к созданию электростанции.
В статьях также описывается использование вычислительных и имитационных инструментов для проектирования SPARC, которые были протестированы на многих экспериментах по всему миру. Авторы использовали передовые методы моделирования, выполненные на мощных суперкомпьютерах, которые были разработаны для облегчения проектирования ITER.
Ограничения, наложенные пандемией Covid-19, немного замедлили прогресс, но не сильно, и исследователи вернулись в лаборатории в соответствии с новыми руководящими принципами работы, направленными на предотвращение распространения вируса. Один из руководителей проекта говорит, что они по-прежнему нацелены начать строительство в июне 2021 года.
Публикация этого специального номера журнала представляет собой краткое изложение прогресса и хода работы, вывод из которого довольно однозначен — сейчас всё идёт по плану и участники проекта уверены в его успехе. Что ж, было бы здорово стать свидетелем подобного прорыва в науке. Обзор по всем публикациям будет сделан отдельно, так как каждая из них представляет свой интерес.
1. Ссылка: «Status of the SPARC physics basis» by Martin Greenwald, Journal of Plasma Physics.
Подписывайтесь на S&F, канал в Telegram и чат для дискуссий на научные темы.
