30 декабря 2021 года команда экспериментального усовершенствованного сверхпроводящего токамака Института физики плазмы в Хэфэе объявила о достижении поддержания плазмы при температуре более 70 миллионов градусов на протяжении более 17 минут. Китай ставит перед собой амбициозную цель по термоядерной энергии: строительство крупнейшей в мире импульсной электростанции. По словам главного ученого проекта, страна может получить доступ к термоядерной энергии уже в 2028 году.
Ядерный синтез считается Святым Граалем энергии. Мощная, чистая, безопасная и неисчерпаемая термоядерная энергия стала бы настоящим прорывом для человечества. Несмотря на прогресс за последние десять лет, ни одной лаборатории в мире пока не удалось построить реактор, вырабатывающий больше энергии, чем необходимо для начала реакции. Однако исследователи ставят рекорды: недавно корейский токамак KSTAR поддерживал плазму при температуре 100 миллионов градусов в течение 30 секунд.
Противо ожиданиям, Китай только что объявил об очень амбициозных планах: одобрил строительство крупнейшей в мире импульсной электростанции, которая будет расположена в Чэнду, в провинции Сычуань. Профессор Пэн Сяньцзюэ, ведущий ученый Китайской академии инженерной физики и эксперт в области ядерной энергии, считает, что страна получит термоядерную энергию в течение ближайших шести лет. Стать первым в мире, кто добьётся выделения термоядерной энергии в энергетических объёмах, станет самым важным шагом на пути к использованию её людьми. — заявил 9 сентября на мероприятии, проведенном аналитическим центром Techxcope в Пекине.
Производство термоядерной энергии — процесс, представляющий особую сложность, нуждающийся в экстремально высоких температурах (примерно 100 миллионов градусов) и совершенных технологиях удержания плазмы. По мнению профессора Сяньцзюэ… Термоядерное зажигание — величайшее достижение науки и техники нашей эры. Сообщает South China Morning Post.
В конце 2021 года совместная европейская коллаборация «Торус» также побила рекорд, произведя 59 мегаджоулей энергии в течение 5 секунд. Этот реактор служит испытательным стендом для проекта ИТЭР. Проекты, как и большинство существующих экспериментальных термоядерных реакторов, основаны на магнитном удержании термоядерного синтеза. Но будущая китайская электростанция будет опираться на инерционное удержание, достигаемое осевым защемлением (или Z-pinch).
Такой подход может быть более эффективным и экономичным, так как для реакторов Z-pinch не нужны сложные магнитные катушки или дорогие экранирующие материалы. Капсула с топливом (дейтерий и тритий) помещается в центр цилиндра из металлических проводов (вольфрамовых или алюминиевых). Сильный электрический импульс испаряет этот цилиндр, превращая его в плазму. Магнитное поле, создаваемое током, сжимает плазму. Растёт давление плазмы, что приводит к мощному рентгеновскому излучению. Оно, в свою очередь, сжимает капсулу с атомами, которые будут участвовать в реакции слияния.
Машины Z-типа могут накапливать огромные запасы электрической энергии и высвобождать её за несколько наносекунд. Первоначально их разрабатывали для создания ядерного оружия. Новая машина Z-типа будет завершена в 2025 году и, как ожидается, выработает 50 миллионов ампер электроэнергии. Это почти вдвое больше, чем может произвести машина Z-типа в лаборатории Сандия в Альбукерке, штат Нью-Мексико.
Объединение синтеза и деления энергии для увеличения результативности.
Ни одна из существующих Z-машин пока не смогла произвести больше энергии, чем требуется для создания электрического импульса. Сяньцзюэ и его команда попытаются запустить термоядерную реакцию с небольшим количеством топлива.
Китайская установка будет вырабатывать энергию термоядерного синтеза не для электроснабжения. Цель — создание потока быстрых частиц, которые ударят по урану, топливу делящегося компонента установки.
Задача — создать поток быстрых частиц, которые ударят по урану, поскольку Пекин хочет построить гибридную электростанцию на основе термоядерного синтеза и энергии деления.
Стены камеры термоядерного зажигания будут покрыты ураном, поглощающим частицы, образующиеся при термоядерном синтезе, и создающим два более легких элемента. Этот процесс схож с работой современных атомных электростанций. По мнению ученых проекта, данное сочетание реакций повысит общую тепловую эффективность установки в 10-20 раз.
Такой подход может существенно ускорить внедрение и коммерциализацию термоядерной энергетики. Однако такой метод сопряжен с теми же опасностями и недостатками, что и существующие атомные электростанции: риском аварий и обращением с радиоактивными отходами. Необходимо также решить ряд проблем, например, разработать компоненты, поддерживающие двойную реакцию.
По данным The Eurasian Times, ученые заявляют о применении методов, отличающихся от западных, считая их более эффективными (разработки осуществляются в полной секретности). Команда ставит амбициозную цель: произвести энергию ядерного синтеза к 2028 году и усовершенствовать технологию для коммерческого применения к 2035 году.