Термоядерный реактор JET установил мировой рекорд по выработке энергии

Мировая экономика функционирует за счет использования ископаемого топлива, но нависшая повсеместно угроза изменения климата стимулировала исследования в области более экологически чистых источников энергии, таких как ветряная и солнечная энергия.

На протяжении десятилетий ученые экспериментировали с термоядерным синтезом для получения безграничной чистой энергии.

Прогресс в этой области шел медленно, однако новый эксперимент, проведённый на Объединённом европейском тороидальном реакторе (JET), принес некоторую надежду.

Команда британских ученых сообщила, расположенный в Великобритании реактор JET успешно поддерживал термоядерный синтез в течение пяти секунд, вырабатывая энергию, достаточную для тысяч домов, и потребляя при этом всего лишь небольшое количество топлива.

Термоядерный синтез — это тот же самый процесс, который обеспечивает энергией Солнце и, косвенно, всю жизнь на Земле. Человечество давно научилось вырабатывать энергию путем расщепления атома, однако освоение синтеза оказалось куда более сложной задачей. Звезды, подобные Солнцу, поддерживают термоядерный синтез в течение многих эпох благодаря своей огромной массе и гравитации. На Земле же удерживать реакцию синтеза удаётся лишь на считанные секунды, причём зачастую с отрицательной выработкой энергии. Тем не менее, пять секунд стабильного синтеза на установке JET – это весомое достижение.

JET представляет собой реактор "Токамак" - тороидальную камеру, в которой изотопы водорода нагреваются до чрезвычайно высоких температур и удерживаются магнитным полем. Более 300 учёных из группы EUROfusion внесли вклад в последние испытания JET, в ходе которых дейтерий и тритий были разогреты до 150 миллионов градусов Цельсия (это в 10 раз выше температуры в центре Солнца). Когда дейтерий и тритий сливаются, в итоге получается атом водорода и дополнительный нейтрон, общая масса которых немного ниже, чем у исходных материалов. Ученые сообщили, что потерянная масса преобразуется в огромное количество энергии.

За эти пять секунд термоядерного синтеза JET произвел 69 мегаджоулей энергии. Этого достаточно, чтобы обеспечить электроэнергией 12 000 домов, но всего на пять секунд. Некоторые предыдущие реакторы работали дольше, но пока что подобные эксперименты до сих пор измеряются секундами; к тому же ни одна предыдущая установка не произвела столько используемой энергии. При этом JET получил всю эту колоссальную мощность, израсходовав лишь 0,2 миллиграмма топлива.

JET является самым маленьким реактором среди остальных над которыми сейчас ведется работа.

Сообщается, что это был заключительный эксперимент проекта JET, который был официально завершён в декабре 2023 года после более чем 40 лет исследований. Однако команда использовала это последнее испытание, чтобы продемонстрировать методы, которые могут помочь будущим исследовательским реакторам достичь еще более высоких уровней энергии. Команда успешно «смягчила» интенсивное тепло, исходящее от плазмы, удерживая при этом края плазмы, чтобы предотвратить повреждение стенок тора. Ни один из этих методов ранее не тестировался в дейтерий-тритиевой среде.

Ученые из EUROfusion полагают, что работа, проделанная в JET, существенно повлияет на будущие эксперименты. Они указывают на предстоящие проекты, такие как ITER во Франции, который станет крупнейшим в мире реактором типа "Токамак", когда он будет завершен в ближайшие годы. Учёные надеются, что DEMO – преемник ITER – сможет стабильно вырабатывать от 300 до 500 мегаватт энергии, однако эта цель рассчитана лишь на середину нынешнего столетия. Ожидается, что ITER приступит к экспериментам с рабочей смесью дейтерия и трития в середине 2030-х годов.