Наиболее мощный в мире термоядерный реактор BEST Китай введет в эксплуатацию в 2027 году. Сейчас завершается строительство термоядерного реактора Burning Plasma Experimental Superconducting Tokamak (BEST) в городе Хэфэй.
Закончить строительство реактора Китай планирует до 2027 года. Ожидается, что он будет генерировать в 5 раз больше энергии, чем потреблять.
Реактор BEST в конструктивном отношении будет подобен токомакам.
Плазма реактора BEST превышает температуру в недрах Солнца, где водород сплавляется сам с собой на температурах выше 15 миллионов градусов Цельсия. В процессе также участвует сконцентрированная гравитация, при этом изотопы водорода соединяются и образуют молекулу гелия и чрезвычайно большие объемы энергии, которые можно использовать для нужд экономики.
Еще в ноябре 2018 года ученые объявили, что реактор экспериментального сверхпроводящего токамака (Experimental Advanced Superconducting Tokamak, EAST) в городе Хэфэй наконец-то достиг температуры, превышающей 100 миллионов градусов Цельсия, поставив рекорд для технологии термоядерного синтеза, и приблизил нас к новой эпохе в энергетике.
Однако, получить огромные объемы энергии, испускаемых при объединении атомов, дело нелегкое, для объединения этих частиц необходимо либо сильно прижать их друг к другу, либо столкнуть на очень высоких энергиях. Институт физических наук в Хэфэй и Китайская академия наук показали, что такое столкновение реально.
Китайский термоядерный реактор достиг температуры в шесть раз выше солнечной.
Электронная температура плазмы достигла более 100 миллионов градусов Цельсия на EAST в 2018 году. Для достижения такого процесса на Земле необходима печь, которая примерно в семь раз жарче, чем в недрах Солнца. Затем нужно удерживать этот водородный бульон в одной точке достаточно долго, чтобы он мог производить энергию.
Если мы достигнем этого, результат будет невероятным. В отличие от ядерного деления, где избыточная энергия получается от распада крупных атомов на более мелкие элементы, термоядерный синтез и близко не производит столько радиоактивных отходов. Более того, в результате сжатия друг с другом изотопов водорода в основном получается гелий.
Ученые экспериментировали с разными технологиями, которые могли бы произвести достаточно тепла для достижения ядерного синтеза, что делает EAST всего лишь одним из учреждений, прощупывающих границы технологии.
Токамаки вроде китайского EAST используют магнитные поля, произведенные самой движущейся плазмой. Это делает ее менее стабильной, но позволяет физикам проводить более высокоэнергетические эксперименты.
С момента постройки в 2006 году реактор EAST называли "искусственным солнцем". И теперь, похоже, он действительно заслужил это звание.
В то время как большинство термоядерных реакторов предназначены для проведения экспериментов с термоядерным синтезом, реактор BEST будет проводить реакции с целью получения чистой энергии.
Он является промежуточным этапом между экспериментальным совершенным сверхпроводящим китайским токомаком EAST и более демонстрационным термоядерным реактором CFEDR следующего поколения.
Реактор состоит из десятков тысяч компонентов общим весом около 6 тонн. Его размеры значительно превышают размеры термоядерной установки SPARC в США.
BEST — это токамак, представляющий собой устройство в форме пончика, которое многие считают наиболее перспективной конструкцией для превращения ядерного синтеза — процесса, воссоздающего процесс, с помощью которого Солнце вырабатывает энергию, — в жизнеспособный источник электричества.
Хотя реактор BEST будет использовать менее мощные магниты, чем американский SPARC, он будет генерировать в 5 раз больше энергии, чем потреблять. SPARC будет выдавать лишь в 2 раза больше энергии, чем потреблять.
Сборка всех компонентов реактора BEST потребует чрезвычайной точности. Как точность установки, так и допустимая погрешность сборки активной зоны реактора не должны превышать пределов миллиметрового диапазона, что представляет собой непростую задачу.
После этого в Китае планируют перейти к реализации проекта CFEDR, который, вероятно, откроет путь к коммерческому использованию энергии термоядерного синтеза.
По данным Китайской академии наук (CAS), реактору EAST удалось удерживать плазму в стабильном состоянии при температуре 100 миллионов градусов Цельсия в течение 1006 секунд.
Предыдущий рекорд, установленный тоже EAST в 2023 году, составлял 403 секунды. Преодоление 1000-секундной отметки считается критическим порогом в исследованиях термоядерного синтеза.
Сохранение плазмы на протяжении такого длительного времени имеет ключевое значение для подтверждения возможности практического использования термоядерных реакторов.
"Реакции термоядерного синтеза должны достигать порядка тысячи секунд, чтобы поддерживать себя. Последний рекорд знаменует собой первый случай, когда человечество смоделировало условия, необходимые для работы термоядерных реакторов в экспериментальной установке" — утверждает Сун Юньтао, директор Института физики плазмы.
Цель разработки "искусственного солнца" — использование термоядерного синтеза для решения глобальных задач человечества. Например, создания неисчерпаемого источника энергии, способного покрыть мировые потребности.
Собранный реактор BEST планируется доставить к ноябрю 2027 года. Пока неизвестно, сможет ли Китай превзойти США по показателям более высокой отдачи энергии термоядерного синтеза.
