Чтобы заменить ископаемое топливо, которое слишком сильно загрязняет планету, и поддержать «зеленую» энергию, которая непостоянна и недостаточна, несколько стран обращаются к ядерному синтезу. Этот процесс, происходящий в сердце звезд, действительно может позволить высвободить колоссальное количество «чистой» энергии в практически неограниченном количестве. Единственная проблема заключается в том, что с технической точки зрения это невероятно сложно.
Инженеры разрабатывают реакторы (называемые токамаками), в которых изотопы дейтерия и трития нагреваются до температуры более 100 миллионов градусов Цельсия, образуя облако плазмы. Затем его необходимо контролировать с помощью магнитов достаточно долго, чтобы атомы в конечном итоге беспорядочно распались и сплавились вместе из-за вызванных теплом колебаний, высвобождая таким образом энергию.
В последние годы в некоторых реакторах удалось поднять температуру настолько, чтобы получить плазму. Сложность заключается в том, чтобы поддерживать эти облака при очень высоких температурах. В этой области наблюдается прогресс.
В июне прошлого года на экспериментальном сверхпроводящем токамаке Advanced Superconducting Experimental Tokamak (EAST) в Китае в течение 101 секунды поддерживалась плазма, нагретая до 120 миллионов градусов Цельсия, а в течение 20 секунд — облако, нагретое до 160 миллионов градусов Цельсия.
Совсем недавно те же инженеры проверили способность токамака выдерживать экстремальные температуры в течение длительного времени.
В одном из экспериментов им удалось поддерживать температуру около 70 миллионов градусов Цельсия (в 2,6 раза выше, чем в ядре Солнца) в течение 1 056 секунд, или 17 минут и 36 секунд. Поддержание высокотемпературной плазмы в течение более тысячи секунд — это впервые.
Как при таких температурах не сжечь всю установку?
Внутренняя камера токамака, имеющая форму пончика, облицована самыми термостойкими материалами (в частности, вольфрамом и углеродом). Плазма также находится в центре камеры, как можно дальше от стен. Наконец, эти невероятно высокие температуры достигаются в крошечном объеме плазмы по сравнению с размером камеры, так что энергия быстро рассеивается, не достигая стенок.