Во Франции установлен новый рекорд ядерного синтеза. Термоядерному реактору WEST удалось поддерживать температуру плазмы в 50 миллионов градусов Цельсия в течение шести минут. Развитие этой технологии может позволить получить «почти неограниченный источник энергии».
Начало новой революции в энергетике
Ядерный синтез — одна из технологий, которая может лечь в основу революции в энергетике.
Учёные пытаются научиться управлять реакцией синтеза атомных ядер. Как написано на сайте National Geographic, термоядерному реактору WEST во Франции удалось поддерживать температуру плазмы в 50 миллионов градусов Цельсия в течение шести минут.
Для сравнения температура ядра Солнца составляет 15 миллионов градусов Цельсия. Такого результата добились учёные из Принстонской лаборатории физики плазмы. И установление этого рекорда является ещё одним шагом на пути к освоению ядерного синтеза.
Мы должны осознавать, что, вероятно, пройдёт много лет, прежде чем мы сможем строить электростанции на основе этой технологии. Для этого ещё необходимо понять, как удерживать плазму в таком состоянии не несколько минут, а хотя бы часами.
Ядерный синтез — это попытка имитировать то, что происходит внутри Солнца. В процессе термоядерного синтеза атомы водорода объединяются, образуя более тяжёлый элемент — гелий. Это сопровождается выделением очень большого количества энергии, большего, чем при ядерном распаде.
По данным National Geographic, килограмм термоядерного топлива, обычно представляющего собой смесь изотопов водорода — дейтерия и трития, — генерирует в 4 миллиона раз больше энергии, чем килограмм ископаемого топлива, не выделяя при этом парниковых газов.
Эти цифры доказывают, что ядерный синтез потенциально может стать источником неограниченной и чистой энергии.
Маленькое солнце на Земле
Луис Дельгадо-Апарисио, руководитель перспективных проектов PPPL, утверждает, что освоение ядерного синтеза похоже на создание «Солнца на Земле», что чрезвычайно сложно.
Учёным необходимо достичь температуры выше вышеупомянутых 15 миллионов градусов по Цельсию в ядре Солнца. Соответствующая температура уравновесит более низкое давление, при котором происходит плавление.
Кроме того, задачей учёных является научиться поддерживать реакцию синтеза атомных ядер. Это сложно, поскольку её срок быстро истекает, особенно при загрязнении топливной смеси. Продолжительность термоядерного синтеза также важна — процесс должен длиться достаточно долго, чтобы произвести больше энергии, чем необходимо для нагрева плазмы до определённой температуры.
На сегодняшний день энергетический профицит не достигнут. Однако рекордная попытка дала на 15 процентов больше энергии, чем предыдущие.
Токамаки – термоядерные реакторы
Токамаки — это термоядерные реакторы в форме бублика с отверстием посередине, здесь плазма удерживается на месте сильным магнитным полем.
Одной из наиболее важных проблем при проектировании реакторов является материал, из которого изготовлены его стенки. Реактор WEST изначально был изготовлен из угля. Работать с ним было легко, но уголь впитывает в себя тритий, входивший в состав топливной смеси.
В 2012 году уголь был заменён вольфрамом, хотя и он имеет свои недостатки. При высоких температурах он плавится и загрязняет плазму, что охлаждает её и препятствует ядерному синтезу. Детали реактора ИТЭР – крупнейшего экспериментального реактора, строящегося на юге Франции – также будут изготовлены из вольфрама.
Учёные PPPL усовершенствовали диагностический инструмент, контролирующий плазму. Благодаря этому они смогут точно измерить его температуру и отследить неблагоприятное отделение вольфрама от стенок.
Хотите первыми узнавать о Hi-Tech – ПОДПИСЫВАЙТЕСЬ на Telegram
А также читайте самые свежие обзоры на нашем сайте – TehnObzor.RU