![(корейский, термоядерный, реактор, устанавливает, новый, рекорд) Корейский термоядерный реактор устанавливает новый рекорд](/wp-content/uploads/2022/09/korejskij-termojadernyj-reaktor-ustanavlivaet_1.jpg)
Ученые из Корейского научно-исследовательского института термоядерной энергии, известного как Корейский сверхпроводящий токамак (KSTAR), объявили, что им удалось поддерживать плазму при температуре 100 миллионов градусов в течение 30 секунд. Стабильность плазмы при таких высоких температурах указывает на то, что мы близки к созданию жизнеспособного термоядерного реактора.
Содержание статьи:
Термоядерный синтез является одной из наиболее перспективных технологий для производства энергии будущего без парниковых газов. Будучи формой энергии, которая является «чистой», безопасной (нет риска утечки реакции) и стабильной (фактически не требуется топливо), термоядерная энергия может произвести революцию в этой отрасли и внести положительный вклад в борьбу с изменением климата. Однако на Земле не так просто воспроизвести реакции, происходящие в центре звезды.
Несмотря на десятилетия исследований, даже самые современные установки редко выдерживают ионизированные материалы при температуре свыше 100 миллионов градусов Цельсия в течение десятков секунд. Это необходимое условие для синтетических реакций и процессов производства энергии. Экспериментальная группа KSTAR объявила о новом прорыве в этой области. Многочисленные быстрые ионы, стабилизирующие турбулентность в центральной плазме, создают плазму с температурой 100 миллионов Кельвинов. или накопления примесей», — резюмируют исследователи в журнале.
Манипулирование магнитным полем для повышения стабильности
В 2016 году эксперимент KSTAR установил первый мировой рекорд по поддержанию температуры плазмы в 50 000 миллионов градусов в течение 70 секунд; в 2018 году эксперимент превысил 100 миллионов градусов всего за 1,5 секунды. Однако команда стремится увеличить это время, поддерживая плазму при той же температуре в течение 8 секунд в 2019 году и 20 секунд в 2020 году. Благодаря усовершенствованным методам управления плазмой и оптимизированным условиям магнитного поля, команда смогла поддерживать очень горячую плазму в течение 30 секунд.
Читайте также: Сферический термоядерный реактор достигает температуры, необходимой для коммерческой эксплуатации
Это первый в мире сферический Токамак, и Токама Ценерист-40 достиг температуры плазмы в 100 миллионов градусов Цельсия. Это порог, необходимый для..
Для удержания плазмы (поскольку она охлаждается при контакте со стенками реактора и останавливает реакцию) используется несколько методов. Большинство экспериментальных установок основано на магнитном удержании, которое достигается в Токамаки. Другие используют инерционный захват; KSTAR, строительство которого было завершено в 2007 году, является одним из первых Токамаков, где используется магнитное удержание и применяются тороидальные и локальные сверхпроводящие магниты.
Могут использоваться различные формы магнитных полей. Некоторые эксперименты используют S O-Caled Edge Transport Barriers (KTBs). Это «барьеры» вокруг плазмы, которые предотвращают выброс тепла и плазмы из-за резкого падения давления на стенки реактора. Другие используют внутренние транспортные барьеры (ВТБ), которые создают более высокое давление вблизи центра плазмы. Однако оба подхода могут создавать значительные нестабильности.
![(корейский, термоядерный, реактор, устанавливает, новый, рекорд) Корейский термоядерный реактор устанавливает новый рекорд](/wp-content/uploads/2022/09/korejskij-termojadernyj-reaktor-ustanavlivaet_2.jpg)
Корейская команда испытала новое оборудование и модифицировала ITB. В результате плотность плазмы была значительно ниже. Результатом такого подхода является повышение температуры ядра плазмы и снижение периферийной, что, возможно, продлит срок службы компонентов реактора. «Этот режим перспективен для коммерческих термоядерных реакторов, поскольку он редко встречается и может надежно поддерживаться без сложного управления», — пишут исследователи.
Цель — 300 секунд в 2026 году
Плотность плазмы ниже, чем в других экспериментах с термоядерными реакциями, но это компенсируется более высокой ядерной температурой. По мнению команды, низкая плотность плазмы в сочетании с умеренными входными силами является ключом к установлению желаемого режима путем поддержания высокой доли «быстрых» (или более энергичных) ионов, которые помогают стабилизировать плазму. «Быстрые ионы» (огонь).
Из-за аппаратных ограничений реакция остановилась через 30 секунд, но это время можно увеличить. Цель — поддерживать плазму при температуре 100 миллионов градусов в течение 300 секунд к 2026 году, сообщает Business Korea. Для достижения этой цели планируется заменить углеродный компонент вольфрамовых стенок, чтобы улучшить источник энергии и предотвратить повышение температуры внутренней стенки.
Следует отметить, что рекорд по поддержанию плазмы в настоящее время принадлежит китайскому экспериментальному сверхпроводящему токамаку (Восток). Он поддерживал плазму при температуре 70 миллионов градусов Цельсия в течение 17 минут (1056 секунд) в декабре 2021 года. Совсем недавно торус, установленный в Оксфорде или Jet European Torus) также побил рекорд и выработал беспрецедентное количество энергии: 59 магаджоулей за 5 секунд.
Несмотря на эти достижения, все еще существует большая неопределенность в отношении того, как эта физика может быть адаптирована к крупномасштабным устройствам, таким как электростанции. В частности, необходимо найти метод эффективного отбора тепла из реактора. В противном случае такие установки будут просто бесполезны.