Термоядерный синтез: новая глава начинается с японского JT-60SA

Ядерный синтез может стать революцией в мире энергетики, обеспечивая обильную и экологически чистую энергию. Оценки показывают, что синтез может производить в 4 миллиона раз больше энергии, чем ископаемое топливо, вроде угля или нефти. Главная задача ученых — найти способ эффективно использовать эту мощность.

Теперь в этой задаче появился новый инструмент: JT-60SA — самый мощный ядерный реактор, когда-либо созданный. Этот реактор стоимостью 600 миллионов долларов, расположенный в Японии, представляет собой тип устройства в форме пончика, известного как токамак. Внутри токамака газ нагревается до сотен миллионов градусов по Фаренгейту, создавая плазму, где могут соединяться атомы водорода, инициируя ядерный синтез.

JT-60SA может содержать на 30-40% больше плазмы, чем Joint European Torus в Великобритании, который ранее был крупнейшим действующим токамаком. JT-60SA является совместным проектом Японии и Европейского союза и начал работу 1 декабря. Этот экспериментальный аппарат, стоимостью 560 миллионов евро , не предназначен для коммерческого производства электроэнергии, но знания, полученные из его эксплуатации, помогут в исследованиях ещё более крупного токамака — Международного термоядерного экспериментального реактора (ITER).

ITER будет в два раза больше JT-60SA и будет производить объем плазмы в пять раз больший. Первое включение ITER было запланировано на 2025 год, но затем было отложено. Он предназначен для достижения чистой энергии, то есть плазма, создаваемая в ITER, должна в конечном итоге производить в 10 раз больше энергии, чем требуется для её формирования.

Такое достижение может открыть новую эру в области энергетики ядерного синтеза. JT-60SA имеет большое значение, поскольку дает ученым возможность изучать , обучаться и анализировать плазму. В течение следующих двух лет исследователи будут улучшать JT-60SA, увеличивая мощность нагрева для генерации реакций синтеза.

В Японии также ведется работа над DEMO , энергетической установкой, которая должна продемонстрировать возможность получения электроэнергии из синтеза. Ожидается, что она заработает к 2050 году, а эксперименты на JT-60SA могут быть полезны и для этого объекта.

В США Национальная лаборатория Лоуренса Ливермора также добилась важных прорывов в области ядерного синтеза. В декабре 2022 года исследователи впервые в истории получили больше энергии от реакции синтеза, чем было затрачено на запуск реакции. В отличие от JT-60SA, использующего токамак, Национальная лаборатория Лоуренса Ливермора применяет лазеры для сжатия капсулы топлива, процесс известный как инерционный удерживаемый синтез.

Оба подхода, как токамаки, так и устройства инерционного синтеза, сталкиваются с научными и инженерными вызовами, прежде чем электростанции на основе синтеза станут реальностью. Но разнообразие подходов важно для достижения успеха в этой области.