На корейском реакторе KSTAR установлен новый рекорд - 30 секунд удержания плазмы с температурой в 100 миллионов градусов - «Наука и технологии»

В настоящее время ученые и инженеры занимаются исследованием возможностей термоядерного синтеза и разработкой сопутствующих технологий при помощи множества экспериментальных устройств и установок различного типа. Самым популярным типом реактора термоядерного синтеза является токамак, камера которого имеет тороидальную форму. Один из таких реакторов-токамаков, KSTAR (Korea Superconducting Tokamak Advanced Research), может быть найден в стенах корейского Института термоядерной энергетики (Korea Institute of Fusion Energy), и недавно на этом реакторе был установлен новый рекорд - удержание сверхгорячей плазмы в камере реактора на протяжении 30 секунд.

Напомним нашим читателям, что в основе термоядерной энергетики, которая считается потенциальным бесконечным источником экологически чистой энергии, лежат те же самые процессы, которые протекают в ядре Солнца. Огромные силы гравитации Солнца создают не менее огромные силы давления, под воздействием которых звездная материя разогревается до сверхвысоких температур и превращается в высокотемпературную плазму. Движущиеся на большой скорости ядра атомов водорода сталкиваются, сливаются в одно ядро гелия, высвобождая, при этом, значительное количество энергии.

Реакторы типа токамак разработаны для искусственного повторения описанных выше процессов. Камера реактора, имеющая форму тора, опутана катушками сверхмощных электромагнитов, изготовленных, как правило, из сверхпроводящего материала. Магнитное поле, создаваемое этими катушками, сжимает плазменный шнур, поднимая в нем температуру до уровня начала термоядерных реакций. Это же самое магнитное поле препятствует контакту плазмы со стенками камеры реактора, защищая их от разрушения.

Сооружение реактора KSTAR было завершено еще в 2007 году, а первая плазма была сгенерирована в его камере уже в 2008 году. В 2016 году на реакторе KSTAR был установлен первый рекорд, плазма с температурой в 50 миллионов градусов Цельсия удерживалась в камере на протяжении 70 секунд. Однако, в 2017 году этот рекорд был побит китайскими исследователями при помощи их реактора Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST), который смог удержать плазму в течение 102 секунд.

Однако, главной целью всех подобных экспериментов является нагрев плазмы до температуры в 100-120 миллионов градусов Цельсия, температуры, при которой начинают идти устойчивые реакции термоядерного синтеза. На реакторе KSTAR плазму с такой температурой удалось получить лишь в 2018 году, правда время удержания плазмы составляло всего 1.5 секунды. В 2018 году время удержания сверхвысокотемпературной плазмы уже составляло 8 секунд, а в 2019 году на реакторе был установлен мировой рекорд, составивший 20 секунд.

И недавно, как сообщает издание "Business Korea", ученые, работающие с реактором KSTAR, сделали достаточно большой шаг, увеличив рекордное время удержания плазмы до 30 секунд. Полуторакратное увеличение времени стало результатом оптимизации и модернизации магнитной системы, системы охлаждения и некоторых других компонентов реактора. Все эти мероприятия являются небольшими шагами на пути к главной цели, которую поставили перед собой корейские ученые, к удержанию плазмы на протяжении 300 секунд. Это, согласно планам, должно быть достигнуто в 2026 году после проведения модернизации силовых и энергетических систем реактора, плюс к установке на поверхности камеры дополнительного вольфрамового защитного слоя.