В начале месяца в Японии был торжественно открыт JT-60SA — крупнейший в мире сверхпроводящий токамак (разновидность ядерного реактора), — сообщает «Новая наука». Это сооружение, предназначенное для получения энергии ядерного синтеза, поддерживается Европейским союзом (ЕС) и рассматривается как предшественник Международного термоядерного экспериментального реактора (ITER), строящегося в настоящее время во Франции.
В недрах звезды
Ядерный синтез в токамаке JT-60SA, — сложный процесс, цель которого — воссоздать условия, существующие в сердце звезд, где атомы сливаются, высвобождая огромное количество энергии. Для этого в реакторе, который представляет собой конструкцию в форме пончика, используется смесь легких газов, как правило, изотопов водорода, таких как дейтерий и тритий. Эти газы нагреваются до чрезвычайно высоких температур, образуя плазму.
Экстремальные условия
Горячая плазма генерируется и удерживается с помощью мощных магнитных полей, создаваемых сверхпроводящими катушками. Эти поля не позволяют плазме контактировать со стенками токамака, что привело бы к потере энергии. Дополнительные методы нагрева, такие как радиочастотные волны или пучки нейтральных частиц, используются для повышения температуры плазмы до экстремальных уровней, достигающих миллионов градусов Цельсия.
Работа турбины
При таких температурах атомные ядра приобретают высокую кинетическую энергию. Когда плазма достигает достаточно высоких температур, ядра водорода (дейтерий и тритий) начинают сливаться с образованием ядра гелия, высвобождая нейтрон и значительное количество энергии. Энергия, высвобождаемая в виде нейтронов, может быть использована для нагрева жидкости, обычно смеси лития и бериллия, которая, в свою очередь, производит пар для выработки электроэнергии с помощью турбины.
Основная задача
Основная задача ядерного синтеза — поддерживать стабильные условия и создавать чистый прирост энергии. Другими словами, количество энергии, вырабатываемой при термоядерном синтезе, должно превышать количество энергии, необходимое для поддержания процесса. Это и будет основной задачей JT-60SA: продемонстрировать, что его конструкция может генерировать больше энергии, чем потребляет.
ITER
Успех JT-60SA будет иметь большое значение для развития ядерного синтеза. Его результаты помогут инженерам и ученым оптимизировать конструкцию ITER, а также разработать новые методы нагрева и удержания плазмы.
ITER — это крупная международная инициатива по созданию и эксплуатации экспериментального реактора ядерного синтеза. Ее участниками являются все страны Европейского союза, Швейцария, Великобритания, Индия, Япония, Россия, Китай и США. Строительная площадка ITER расположена в Сен-Поль-ле-Дюранс, на юге Франции. Проект, который в настоящее время находится на стадии интенсивного строительства, должен пройти несколько этапов эксплуатации.
Перспективы использования
На первом этапе необходимо продемонстрировать горение плазмы и выработать больше энергии, чем потребляется. Следующий этап — достижение полного термоядерного синтеза, когда реактор будет вырабатывать чистый объем энергии. Целью проекта является достижение этого к 2035 году.
Открытие JT-60SA — это важный шаг на пути к управляемому термоядерному синтезу. Этот проект имеет потенциал обеспечить человечество практически неисчерпаемым источником энергии, экологически чистой и безопасной.
Источник:
© Русская Семерка
