12 февраля 2025 года токомак «WEST» французского цента по атомной и альтернативной энергетике смог удерживать плазму более 22 минут. Тем самым побит предыдущий рекорд по продолжительности существования плазмы, достигнутый на токамаке. Новый шаг вперед дает надежду на то, что термоядерную плазму можно стабилизировать на еще большее время уже в таких машинах, как ITER (Thermonuclear Experimental Reactor).
1337 секунд – именно столько смог стабильно поддерживать плазму токомак WEST (Wolfram Environment in Steady-state Tokamak), работающий на площадке CEA (Atomic Energy Commission) в Кадараше на юге Франции и являющийся средним по размеру токамаком консорциума EUROfusion. Это на 25% лучше предыдущего рекордного времени 1066 секунд, достигнутого EAST в Китае в январе 2025 года.
WEST достиг нового ключевого технологического рубежа, поддерживая водородную плазму более двадцати минут за счет инжекции 2 МВт тепловой мощности.
Для чего используется термоядерный синтез?
Ядерный синтез – это технология, конечной целью которой является управление естественно нестабильной плазмой. Он использует даже меньше ресурсов и топлива, чем ядерное деление и не производит долгоживущих радиоактивных отходов.
Один грамм изотопов водорода может дать энергию, эквивалентную сжиганию 11 тонн угля. Именно поэтому создание коммерчески выгодного термоядерного реактора даст человечеству неограниченную и чистую энергию до конца времен. Это Святой Грааль инженерии, над которым ученые работают уже 80 лет. Термоядерный синтез постоянно идет на Солнце и его относительно легко получить в водородной бомбе, но создание практического реактора, т.е. установки, которая производит больше энергии, чем в нее вложено – совсем другое дело.
Из различных возможных методов получения энергии наиболее продвинутым является магнитный термоядерный синтез, где плазма удерживается в торе интенсивным магнитным полем и нагревается до тех пор, пока ядра водорода не сольются.
Но сложность даже не в том, чтобы заставить атомы слиться. Проблема в создании правильных условий, при которых реакция синтеза будет самоподдерживающейся, с чистым выходом энергии. Это означает, что необходимо достигнуть температур в диапазоне от 100 до 150 миллионов °C, что в 3-5 раз горячее, чем в ядре Солнца и более того, требуется поддержание стабильной высокоэнергетической плазмы в течение как минимум 10 секунд.
Конечная цель ученых
Ученые стремятся контролировать плазму, которая по своей природе нестабильна, при этом необходимо гарантировать, что все компоненты, обращенные к плазме, смогут выдерживать ее излучение без сбоев или загрязнения. Это то, чего намерены достичь исследователи CEA, и что объясняет важность текущего рекорда. В ближайшие месяцы команда WEST удвоит свои усилия по достижению очень длительной длительности плазмы – до нескольких часов в совокупности, а также по нагреву плазмы до еще более высоких температур с целью приближения к условиям, ожидаемым в термоядерной плазме.
Обзорная экскурсия по Центру ядерных исследования и токомаку WEST
Источники: