» » Китайцы создали искусственное Солнце. Оно может дать энергию всему человечеству

Китайцы создали искусственное Солнце. Оно может дать энергию всему человечеству

Китайцы создали искусственное Солнце. Оно может дать энергию всему человечествуНа термоядерном реакторе EAST, прозванном "китайским искусственным солнцем", учёные разогрели плазму до ста миллионов градусов (температура в центре нашей звезды – 15 миллионов °C), сообщили Вести.ру  со ссылкой на информацию Академии наук КНР.  Таким образом сделан очередной шаг к источнику дешёвой и экологически чистой энергии для всего человечества.

EAST относится к так называемым токамакам. Само это слово было придумано Игорем Николаевичем Головиным, учеником академика Курчатова, когда в начале 50-х годов прошлого века в СССР начались активные исследования в области управляемого термоядерного синтеза для промышленных целей (от "ТОроидальная КАмера с МАгнитными Катушками"), а первая такая камера начала действовать в нашей стране в 1954 году, когда десятки миллионов китайцев, следуя установке Мао Цзедуна, варили в горшках во дворах своих хижин чугун. 

Да что китайцы! – в США идея с использованием термоизоляции высокотемпературной плазмы электрическим полем обсуждалась в начале 50-х лишь на теоретическом уровне, а вскоре была «забыта» вплоть до 70-х годов. В СССР же токамаки строились один за другим,  и в 1968 году на установке T-3, построенной в Институте атомной энергии им. И. В. Курчатова под руководством академика Л. А. Арцимовича, была достигнута температура плазмы 10 миллионов кельвинов.  После этого начался бум токамаков в мире, их начали строить в США, Западной Европе, в 1985 году первый токамак появился в Японии.  Китайцы запустили свой EAST в 2006 году, но продвинулись очень быстро, в практическом плане опередив, насколько можно судить по доступной информации, всех конкурентов.

Но зачем понадобилось разогревать плазму до температуры, почти в семь раз превышающей температуру солнечного ядра? Как поясняет научная редакция Вести.ру, термоядерным реакциям в центре Солнца способствует мощная гравитация звезды и её огромные размеры. Чтобы получить нужный результат в земных условиях, и требуется такая гигантская температура. При этом её нужно поддерживать достаточно долго, чтобы необходимые реакции успели произойти. В 2017 году EAST впервые удержал максимальную температуру плазмы в течение более чем ста секунд.

Столь замечательный результат был получен благодаря использованию сразу четырёх источников тепла.

Во-первых, плазму нагревали низкие гибридные волны и электронные циклотронные волны (это разные виды продольных колебаний электронов и ионов).

Во-вторых, физики использовали ионный циклотронный резонанс. Суть явления состоит в том, что в однородном и постоянном во времени магнитном поле ионы движутся по кругу с определённой частотой. Если периодически и с той же частотой передавать им дополнительный импульс с помощью электрического поля, можно сильно повысить энергию ионов и тем самым поднять и температуру вещества.

Наконец, свой вклад внесло впрыскивание нейтрального пучка. Поясним, о чём речь. Горячая плазма в реакторе удерживается магнитным полем. Возникающие силы заставляют заряженные частицы изменять траекторию, избегая столкновения со стенками камеры (только благодаря этому последние не обращаются в пар). Однако на электрически нейтральные атомы магнитное поле не действует. Поэтому струя такого вещества может беспрепятственно проникнуть в магнитную ловушку. Там атомы моментально сталкиваются с ионами плазмы, теряют электроны и сами превращаются в ионы. При этом большая часть кинетической энергии пучка расходуется на нагрев плазмы.

Умелое использование всех этих механизмов и позволило учёным получить тепловую мощность более десяти мегаватт и с её помощью нагреть плазму до 100 миллионов °C. Точнее говоря, речь идёт о температуре электронов. Протоны – частицы гораздо более тяжёлые и в том же облаке плазмы могут иметь совсем другую температуру.

Эксперименты с периодическим воспроизведением такого состояния плазмы продолжались четыре месяца. Физики изучали устойчивость плазмы в магнитной ловушке, воздействие её на стенки реактора, движение раскалённого вещества и так далее.

Также испытанию подвергся охлаждаемый водой вольфрамовый дивертор – устройство, мешающее частицам со стенок камеры попадать в плазму.

В последние годы похожий результат был достигнут на нескольких термоядерных реакторах, но результат китайских физиков особенно важен в связи с необычно высокой температурой, которая развивается в EAST.

EAST стал первым в мире токамаком с некруглым поперечным сечением, магнитное поле в котором полностью создаётся сверхпроводящими электромагнитами.

Опыт китайских физиков наверняка будет учтён в проекте ИТЭР. Это крупнейший в мире термоядерный реактор, в строительстве которого участвуют 35 стран, в том числе Россия, Китай и США.

Конечной целью исследователей является промышленный термоядерный реактор. Если человечеству удастся создать эту технологию, оно будет фактически навсегда обеспечено дешёвой и экологически чистой энергией.

Правда, предстоит решить ещё несколько проблем, например, наладить производство тяжёлого изотопа водорода трития, который является стандартным термоядерным топливом, но, кажется, и эта проблема будет в обозримом будущем решена.

А что же Россия?  Сказать, что мы совсем уж скатились на обочину прогресса, нельзя, наверное. Википедия сообщает, что у нас есть Т-7 — уникальная установка, в которой впервые в мире в 1979 году реализована относительно крупная магнитная система со сверхпроводящим соленоидом с проводниками из сплава (интерметаллида) ниобий-олово, охлаждаемого жидким гелием, и таким образом была подготовлена перспектива для следующего поколения сверхпроводящих соленоидов термоядерной энергетики, в 1988 году был запущен T-15 - реактор со сверхпроводящим соленоидом, дающим поле индукцией 3,6 Тл, (в 1995 г. эксперименты были приостановлены, гласит Википедия, но с 2012 г. проходит модернизацию, окончить которую планируется в 2019 году), в 1999 году создан новейший в России токамак Глобус-М, наши учёные и инженеры принимают участие в общеевропейском проекте ЦЕРН (со вкладом в 5-7% в денежном и интеллектуальном выражениях), играют не последнюю роль в упомянутом выше проекте ITER, но мы давно не лидеры и даже не в тройке призёров в гонке за управляемым термоядерным синтезом.  Получается примерно также, как с идеей осчастливить человечество созидательной энергией идей коммунизма. 

...Говорят, в подмосковном Протвино, где зарождался Институт физики высоких энергий (ИФВЭ), туристы могут погулять по тоннелям заброшенного протонного ускорителя, ещё в брежневские застойные годы бывшим крупнейшим в мире; зрелище впечатляющее, - Тарковскому с его «Сталкером» и не снилось.

Опрос
Вы программист?

Последние комментарии