Институт энергии ядерного синтеза Кореи установил новый дивертор (переключатель потока) в токамаке KSTAR, позволив этому "искусственному Солнцу" поддерживать высокие температуры ионов, превышающие 100 миллионов градусов Цельсия, в течение более длительного времени.
KSTAR, названный искусственным Солнцем, потому что в нём происходит термоядерный синтез — та же реакция, что даёт энергию нашей звезде — был завершён в 2007 году, а первая плазма в нём была получена в 2008 году. Он примерно в три раза меньше экспериментального реактора ITER, строящегося во Франции. Оба реактора представляют собой токамаки — устройства в форме бублика, в которых термоядерный синтез осуществляется с помощью плазмы, или электрически заряженного газа, нагретого до сверхвысоких температур и давления.
В KSTAR используется дивертор, который расположен в нижней части токамака и выполняет вывод отработавшего газа и примесей из реактора. Дивертор является элементом, контактирующим с плазмой, то есть он находится внутри токамака и испытывает полную нагрузку от внутреннего тепла поверхности. В связи с этим, сейчас в KSTAR возможны плазменные операции в течение около 30 секунд. Учёные надеются, что новый дивертор позволит проводить такие операции в течение 300 секунд к концу 2026 года.
Изначально в KSTAR использовался углеродный дивертор, но в 2018 году ученые начали работать над вольфрамовым дивертором для этого токамака. Температура плавления вольфрама выше, чем у углерода, и он улучшает предел тепловой нагрузки реактора в два раза, сообщил Национальный научно-исследовательский совет Кореи. Прототип нового дивертора был завершён в 2021 году, а установка окончена в прошлом году.
В KSTAR мы установили дивертор из вольфрама — такой же выбор сделан и для ITER. Мы постараемся внести свой вклад в получение необходимых данных для ITER в ходе экспериментов на KSTAR.— президент KFE Сук Джей Ю
Исследования в области термоядерного синтеза двигаются медленно, но верно. В 2022 году учёным из Национальной лаборатории имени Лоуренса впервые удалось получить положительный энергетический выход в результате термоядерной реакции. До практического внедрения этого метода как надёжного безуглеродного источника энергии ещё очень далеко, и эксперимент 2022 года имел ряд оговорок, но, тем не менее, он продемонстрировал, что это направление развивается.
Первую плазму в ITER ожидают в 2025 году, а первый термоядерный синтез запланирован на 2035 год. Однако сроки реактора уже неоднократно отодвигались, а стоимость выросла с примерно €5 миллиардов в 2006 году до более чем €20 миллиардов, сообщает Scientific American, так что, возможно, нам ещё долго этого ждать.
Впрочем, сегодня у токамаков блестящие перспективы. В прошлом месяце в Японии был открыт шестиэтажный токамак JT-60SA. Сотрудники проекта оценивают, что на получение необходимой для экспериментов плазмы уйдет два года. А по данным МАГАТЭ в мире уже работает более 50 токамаков.
Эксперименты с новым вольфрамовым дивертором на KSTAR продолжатся до февраля, как сообщил Научно-исследовательский совет. В это время учёные проверят стабильность среды для экспериментов и способность поддерживать плазму в 100 миллионов градусов.