Установка термоядерного синтезу встановлює новий світовий енергетичний рекорд

 Європейські вчені досягли великого успіху на шляху до виробництва енергії за допомогою термоядерної плазми: вони виробили стабільну плазму з потужністю 59 мегаджоулів на найбільшому в світі термоядерному об’єкті JET в Калхемі поблизу Оксфорда, Великобританія. 

Команда, до якої також входять дослідники з Інституту фізики плазми Макса Планка (IPP), використовувала паливо майбутніх термоядерних електростанцій. Це були перші експерименти такого роду у світі за понад 20 років, пише Phys.org.

Наслідуючи приклад Сонця, термоядерні електростанції мають на меті сплавити ізотопи водню дейтерій і тритій і вивільнити велику кількість енергії в процесі. Єдиним заводом у світі, здатним зараз працювати на такому паливі, є європейський спільний проект JET, Joint European Torus в Калхемі поблизу Оксфорда, Великобританія. Однак останні експерименти з паливом для майбутніх термоядерних електростанцій були проведені там у 1997 році. Оскільки тритій є дуже рідкісною сировиною, яка також створює особливі проблеми з обробкою, дослідницькі групи зазвичай використовують водень або дейтерій для плазмових експериментів . На майбутніх електростанціях тритій утворюватиметься з літію під час виробництва енергії .

• На горизонті з’явилася можливість міжзоряних подорожей

Експерименти з дейтерій-тритієвими сумішами під час підготовки до ITER

«Ми можемо дуже добре досліджувати фізику термоядерної плазми, працюючи з воднем або дейтерієм, тому це є стандартом у всьому світі», — пояснює доктор Атіна Каппату з IPP, яка разом зі своїми колегами з IPP доктором Філіпом Шнайдером та доктором Йоргом Хобірком керувала значними частинами. європейських спільних експериментів у JET." Однак для переходу до міжнародного великомасштабного термоядерного експерименту ITER важливо, щоб ми підготувалися до умов, що там панують". Зараз ITER будується в Кадараші, на півдні Франції, і, як очікується, зможе виділяти в десять разів більше енергії, ніж подається в плазму з точки зору енергії опалення, використовуючи дейтерій-тритій паливо.

Щоб наблизити експеримент JET якомога ближче до майбутніх умов ITER, попередня вуглецева обшивка плазмового резервуара була замінена сумішшю берилію та вольфраму, як також планується для ITER, між 2009 та 2011 роками. Металевий вольфрам є більш стійким ніж вуглець, який, до того ж, зберігає занадто багато водню. Однак тепер металева стінка висуває нові вимоги до якості плазмового контролю. Нинішні експерименти демонструють успіхи дослідників: при температурах в десять разів вищих, ніж у центрі Сонця, було досягнуто рекордних рівнів виробленої термоядерної енергії.

До зміни матеріалу стінки JET встановив світовий енергетичний рекорд у 1997 році за допомогою плазми, яка виробляла 22 мегаджоулі енергії. Цей рекорд стояв дотепер. «В останніх експериментах ми хотіли довести, що ми можемо створити значно більше енергії навіть в умовах, подібних до ITER», — пояснює фізик IPP доктор Каппату. Кілька сотень вчених і дослідників брали участь у роках підготовки до експериментів. Вони використовували теоретичні методи, щоб заздалегідь розрахувати параметри, які необхідно отримати для створення плазми для досягнення поставлених цілей. Експерименти підтвердили прогнози наприкінці 2021 року і поставили новий світовий рекорд : JET створив стабільну плазму з дейтерій-тритієвим паливом, яке вивільнило 59 мегаджоулів енергії.

Щоб виробляти чисту енергію, тобто вивільняти більше енергії, ніж забезпечують системи опалення, експериментальна установа занадто мала. Це не стане можливим, доки масштабний експеримент ITER на півдні Франції не стане доступним. «Останні експерименти в JET є важливим кроком до ITER», – підсумовує професор Сібіл Гюнтер, науковий директор Інституту фізики плазми Макса Планка. «Те, що ми навчилися за останні місяці, полегшить нам планування експериментів із термоядерною плазмою , яка генерує набагато більше енергії, ніж потрібно для її нагрівання».

Довідкова інформація: мегават проти мегаджоулів

У нещодавньому рекордному експерименті реакції синтезу в JET вивільнили загалом 59 мегаджоулів енергії у вигляді нейтронів під час п’ятисекундної фази плазмового розряду. Виражена в одиницях потужності (енергія за час), JET досягла вихідної потужності трохи більше 11 мегават в середньому за п’ять секунд. Попередній енергетичний рекорд, встановлений у 1997 році, становив трохи менше 22 мегаджоулів загальної енергії та 4,4 мегавата потужності в середньому за п’ять секунд.