«Искусственное солнце» с температурой 150 миллионов градусов по Цельсию открывает бесконечный источник энергии

Почти 1000-тонный центральный магнитный кластер термоядерного реактора ИТЭР, магнитное поле которого в 280 000 раз сильнее земного, только что завершил строительство и готов к важному этапу установки.

Это считается важной вехой на пути к воплощению мечты о чистом и практически бесконечном источнике энергии — подобном тому, как светит солнце.

Пробудите энергию звезд

На протяжении десятилетий термоядерный синтез — процесс объединения легких ядер, таких как водород, в гелий с высвобождением энергии — считался «святым Граалем» энергетической промышленности.

Изображение проекта ИТЭР (Фото: ИТЭР).

В отличие от деления (процесса расщепления тяжелых ядер, таких как уран), термоядерный синтез не производит долговременных радиоактивных отходов, менее рискован и имеет практически неограниченные источники топлива.

Однако для того, чтобы вызвать реакцию синтеза, подобную той, что происходит в ядре Солнца, людям необходимо создать экстремальные условия: температуру до 150 миллионов градусов по Цельсию — в 10 раз превышающую температуру в центре Солнца, — чтобы заставить атомы водорода сливаться, несмотря на электростатическое отталкивание между ними.

Именно поэтому ИТЭР (Международный термоядерный экспериментальный реактор) — крупнейший в мире термоядерный реактор — был построен на юге Франции при сотрудничестве более 30 стран, среди которых: США, Россия, Китай, Япония, Индия, Южная Корея и весь ЕС.

«Держим солнце» с помощью супермагнитов

Для управления плазмой при температуре 150 миллионов градусов по Цельсию — субстанции, достаточно горячей, чтобы разрушить любой обычный объект — в ИТЭР используется технология токамака, представляющая собой конструкцию в форме пончика, которая создает сильное магнитное поле, удерживающее плазму «подвешенной» на расстоянии от стенок печи.

В ИТЭР используется технология токамака — конструкция в форме бублика, создающая сильное магнитное поле, позволяющее плазме «плавать» (Фото: ИТЭР).

Главным героем этой системы является Центральный соленоид — гигантский кластер сверхпроводящих катушек весом почти 1000 тонн, основные компоненты которого только что изготовлены и готовы к установке.

Центральный соленоид способен генерировать магнитное поле силой 13 тесла, что в 280 000 раз превышает магнитное поле Земли. Даже в качестве отдельного компонента он содержит 6,4 гигаджоуля магнитной энергии, что эквивалентно силе взрыва 1500 кг тротила.

Особенность заключается в том, что в то время как плазменная область внутри токамака должна достигать сотен миллионов градусов по Цельсию, Центральный соленоид должен быть охлажден почти до -270⁰C, что близко к температуре жидкого гелия, чтобы поддерживать его сверхпроводящее состояние. Это была огромная инженерная задача, поскольку два противоположных температурных состояния должны были сосуществовать в ограниченном пространстве и работать синхронно.

Дорогая, но желанная мечта

Если все пойдет по графику, ИТЭР будет использовать около 50 мегаватт электроэнергии для запуска плазмы и извлекать 500 мегаватт тепла из реакции синтеза, что эквивалентно скорости генерации энергии, в 10 раз превышающей входную.

Однако это всего лишь сырая тепловая энергия. Для производства электроэнергии эту энергию необходимо преобразовать с помощью турбинной системы, а потери неизбежны.

Тем не менее, если ИТЭР удастся поддерживать стабильную реакцию, это станет первой промышленной демонстрацией того, что электросинтез осуществим не только в теории, но и в масштабах, которые можно будет увеличить в будущем.

Неслучайно США, ЕС, Китай и Япония договорились поделиться технологиями, человеческими ресурсами и финансированием (оцениваемым в десятки миллиардов долларов США) для общего проекта. Центральный соленоид, созданный и профинансированный США, является тому подтверждением.

Вера в глобальное научное сотрудничество

Генеральный директор ИТЭР г-н Пьетро Барабаски подчеркнул: «Уникальность ИТЭР заключается не только в его технологическом масштабе, но и в его модели международного сотрудничества, преодолении политических и стратегических разногласий для решения глобальной проблемы: энергетического кризиса и изменения климата».

В то время как мир ищет альтернативные ископаемому топливу источники энергии, ИТЭР дает надежду на «безуглеродное» будущее, в котором термоядерные реакторы смогут обеспечивать стабильную и безопасную энергию, не создавая токсичных отходов.

Однако ИТЭР не лишен скептиков. Проект отстает от графика почти на десятилетие, в несколько раз превышает бюджет и произведет первую плазму только в 2033 году. Коммерческая эксплуатация термоядерной электростанции по-прежнему остается вопросом 2040–2050 годов.

Тем временем ряд частных компаний, таких как TAE Technologies (США), Tokamak Energy (Великобритания) и Helion Energy, разрабатывают более компактные и гибкие модели, обещая, что они смогут ввести термоядерную энергию в сеть на много лет раньше, чем ИТЭР.

Но важно помнить, что значительная часть их прогресса основана на научных данных и результатах, которые уже получены в ходе реализации проекта ИТЭР.

Источник: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/mat-troi-nhan-tao-nong-150-trieu-do-c-khai-mo-nguon-nang-luong-vo-tan-20250509092824986.htm