Стартап Realta Fusion 18 июля сообщил о новом рекорде. Совместно с Университетом Висконсина в плазменном эксперименте удалось добиться сильнейшего стабильного магнитного поля.
Момент, когда плазма была создана и удержана. Изображение: Realta Fusion Для этой цели использовался университетский испытательный комплекс WHAM, который проводит исследования в области термоядерной энергии. Создаваемая в нем плазма могла удерживаться магнитным полем силой 17 Тесла. Хотя уже существуют экспериментальные электромагниты, достигающие напряженности поля 18 и 20 Тесла, с их помощью еще не удалось захватить плазму с такой силой.
Такие чрезвычайно сильные магниты необходимы, например, для реакторов токамаков. В этих термоядерных реакторах в результате синтеза атомных ядер создается плазма, температура которой достигает более 100 миллионов градусов Цельсия. Без магнитного поля оно дестабилизировалось бы и прожгло стенки реактора.
Испытательный комплекс WHAM. Фото: Университет Висконсина Нынешний рекорд был достигнут с помощью магнитов из высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП). Высокая температура относится к критической температуре обычных сверхпроводников, свойства высокой проводимости которых близки к абсолютному нулю (-273,15 °C). Температура ВТСП в настоящее время составляет от -196,2 до -135 °C.
Для так называемого магнитного зеркала использовались магниты из ВТСП. Магнитное поле на концах сильнее, чем в центре. Из-за увеличения напряженности магнитного поля на узких концах частицы в поле замедляются и отбрасываются назад к центру. Это называется зеркальным эффектом — отсюда и название «Магнитное зеркало» (англ. Magentic Mirror).
В 1980-х годах уже проводились эксперименты с магнитным зеркалом для управления плазмой. Но технология была забыта. Однако, по мнению Realta, достижения в области ВТСП привели к тому, что «Магнитное зеркало» становится действенной технологией для реализации энергии термоядерного синтеза.
Сильное магнитное поле сохранялось менее секунды, что нормально для нынешнего состояния научных исследований в области термоядерной энергии. Нынешнее достижение – это первый шаг, который приведет к дальнейшим рекордам. Сильное магнитное поле будет сочетаться с другими инновациями, такими как высокопроизводительные плазменные нагреватели и передовые системы управления плазмой. Ожидается, что новые разработки помогут установит рекорды плотности плазмы в WHAM.
Чем плотнее плазма в термоядерных реакторах, тем больше происходит термоядерных реакций. Это означает больший выход энергии. Действующее эмпирическое правило гласит: при каждом удвоении силы магнитного поля выходная мощность реактора увеличивается в 16 раз. А это, в свою очередь, является важным шагом в доведении термоядерной энергетики до использования в коммерческих целях.
До тех пор еще предстоит решить множество проблем и столько же решений объединить в функциональные системы. Некоторые компании стремятся подключить прототипы термоядерных электростанций к энергосистеме в период с 2030 по 2035 год. Однако эксперты ожидают, что как минимум не ранее 2050 года термоядерные реакторы станут действительно эффективными, то есть будут генерировать больше энергии, чем необходимо для зажигания плазмы и удержания ее в магнитном поле.