30 декабря 2021 года команда экспериментального усовершенствованного сверхпроводящего токамака в Институте физики плазмы в Хэфэе объявила, что ей удалось поддерживать плазму в течение более 17 минут при температуре свыше 70 миллионов градусов. Амбиции Китая в области термоядерной энергии теперь кажутся безграничными: он планирует построить крупнейшую в мире импульсную электростанцию. По словам главного ученого проекта, страна может получить термоядерную энергию к 2028 году.
Ядерный синтез сегодня считается Святым Граалем энергии. Мощная, чистая, безопасная и неисчерпаемая термоядерная энергия стала бы настоящим прорывом для человечества. Однако она по-прежнему остается неуловимой. Несмотря на прогресс, достигнутый за последние десять лет государственными и частными организациями, ни одной лаборатории ни в одной стране пока не удалось построить реактор, вырабатывающий больше энергии, чем необходимо для начала термоядерной реакции. Однако исследователи ставят рекорд за рекордом: недавно корейский токамак (KSTAR) поддерживал плазму при температуре 100 миллионов градусов в течение 30 секунд.
Вопреки всем ожиданиям, Китай только что объявил об особенно амбициозных планах: он 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 его страна получит термоядерную энергию в течение ближайших шести лет. «Быть первым в мире, кто достигнет выделения термоядерной энергии в энергетическом масштабе, будет самой важной вехой на пути к термоядерной энергии для людей«, — сказал он 9 сентября на встрече, организованной пекинским аналитическим центром Techxcope.
Производство термоядерной энергии — особенно сложный процесс, требующий экстремальных температур (порядка 100 миллионов градусов) и сложнейших технологий удержания плазмы. По словам профессора Сяньцзюэ, «термоядерное зажигание — это жемчужина науки и техники в современном мире«, сообщает South China Morning Post.
Помимо последнего рекорда корейского токамака, в конце 2021 года совместная европейская коллаборация «Торус» также побила рекорд, произведя 59 мегаджоулей энергии в течение 5 секунд — огромный шаг вперед для этого реактора, который служит испытательным стендом для проекта ИТЭР. Эти проекты, как и большинство существующих экспериментальных термоядерных реакторов, основаны на магнитном удержании термоядерного синтеза. Но будущая китайская электростанция будет опираться на совершенно другую технологию: планируется производить термоядерную реакцию путем инерционного удержания, достигаемого осевым защемлением (или Z-pinch).
Этот подход может быть более эффективным и экономичным, поскольку для реакторов Z-pinch не требуются сложные массивы магнитных катушек или дорогостоящие экранирующие материалы. Капсула с топливом (дейтерий и тритий) помещается в центр цилиндрического массива металлических проводов (вольфрамовых или алюминиевых). Затем сильный электрический импульс испаряет этот цилиндр и превращает его в плазму, а магнитное поле, создаваемое током, сжимает эту плазму. Резкое увеличение давления плазмы создает сильное рентгеновское излучение, которое, в свою очередь, сжимает капсулу, содержащую атомы, подлежащие слиянию.
Z-машины могут накапливать огромное количество электроэнергии и высвобождать ее за несколько наносекунд. Изначально они были предназначены для производства ядерного оружия. Эта новая Z-pinch машина должна быть завершена в 2025 году и, как ожидается, будет производить 50 миллионов ампер электроэнергии. Это почти в два раза больше, чем способна произвести «Z-машина» в Сандийской лаборатории в Альбукерке, штат Нью-Мексико.
