Китайские физики вышли в лидеры в гонке УТС.
УТС - управляемый термоядерный синтез. Признанные лидеры по проблемам УТС: Россия, США, Англия, Германия, Франция, Япония вдруг с удивлением обнаружили, что Китай стал с ними вровень, а местами шагнул дальше.
2016 ... 2017 годы. Китайские физики приступили к экспериментам на первом в мире сверхпроводящем токамаке EAST (Experimental Advanced Superconducting Tokamak), обладающего современного типа некруглого поперечного сечения плазменной камерой (бублик токамака).
Главной задачей этих испытаний было исследование режимов стационарного горения плазмы при поддержке трех систем дополнительного ввода электромагнитной энергии в плазму токамака.
Две системы дополнительного ввода энергии в плазму токамака были современными. , ICRF - система нагрева с помощью ионно-циклотронного
резонанса в термоядерной плазме (за счет специального подбора частоты вводимой в плазму токамака электромагнитной энергии).
Вторая система дополнительного подвода электромагнитной энергии в плазму токамака ECRH использует частоты электронного циклотронного резонанса.
Третья система дополнительного подвода электромагнитной энергии в плазму токамака LHCD была из "прошлого", функционировала в диапазоне СВЧ. "Старушка" в нужный момент не подвела и отработала в "рекордном забеге" на отлично.
Рекорд токамака EAST в удержании плазмы.
Я несколько подробно остановился на системах дополнительного подвода электромагнитной энергии в плазму токамака по той простой причине, что все три эти системы оказались "героями дня" в рекордном удержании плазменного шнура токамака EAST.
Прежде чем перейти к рекордному удержанию плазмы в режиме спокойного горения, необходимо напомнить, что в токамаке типа EAST главным источником ввода энергии в плазму является сверхпроводящий соленоид, размещенный в "дырке от бублика", т.е. в центре тора.
Так вот, в рекордном эксперименте центральный сверхпроводящий соленоид после зажигания разряда отключался и не работал. Горение разряда в токамаке EAST поддерживалось тремя вышеперечисленными системами дополнительного нагрева.
Спокойное горение плазмы в токамаке EAST продолжалось рекордно долго, целых 101, 2 секунды. Прежний рекорд удержания плазмы длился всего 70 секунд. Но рекорд китайских физиков качественно выше. Удержание плазмы происходило энергией систем дополнительного ввода электромагнитной энергии в плазму токамака. Температура плазмы была на уровне 46 миллионов градусов.
Мировые лидеры разработки термоядерных систем (Россия, США, Англия, Япония, Германия и Франция) были ошеломлены темпами вхождения Китая в их ряды. Тем временем китайские физики увеличивают темпы исследования проблем УТС.
В 2018 году токамак EAST продемонстрировал нагрев плазмы водорода величиной 100 миллионов градусов.
В 2020 году китайские ученые успешно испытали только что построенный токамак HL-2M, рассчитанный на достижение температуры водородной плазмы более 200 миллионов градусов.
К 2030 году планируется построить и начать экспериментальные работы на более мощном и современном токамаке CFETR (China Fusion Engineering Test Reactor), который должен открыть дорогу для производственных установок УТС.
Темпы изучения проблем УТС таковы, что в ближайшее время можно ожидать, что китайские физики заявят о положительном выходе энергии в экспериментах УТС. А это как раз повод вспомнить о теореме равенства магнитной и кинетической энергий у движущихся заряженных частиц.
О критерии полезного выхода энергии в УТС
Критерием полезного выхода К любой реакции с внешним подводом энергии Wп в реакцию считают отношение энергии Wр, полученной в реакции к затраченной внешней энергии: К = Wр / Wп . Принято считать, если К > 1, то мы имеем случай извлечения энергии из из некоторой реакции. Так было всегда.
Но с появлением теоремы о равенстве кинетической и магнитной энергий у движущихся заряженных частиц ситуация с коэффициентом полезного выхода энергии, по крайней мере из термоядерных реакций, должна преобразоваться к виду: К > 2. Все, что не удовлетворяет этому критерию, находится в области затрат энергии на проведение термоядерной реакции.
Например при К > 1,93 никакого положительного выхода энергии из термоядерной реакции нет, А, например, при К > 2,3 положительный выход энергии имеется.. Таковы причуды движущихся заряженных частиц.
