Уже более 70 лет учёные со всего мира работают над энергетикой будущего. Такой, которая была бы безопасной как для человека, так и для окружающего его мира. И такой, которая бы потребляла что-то, что без проблем можно найти в любой точке мира.
«Звезда в банке»...
Решением этой проблемы стал управляемый термоядерный синтез. В отличие от ядерной энергетики, где энергия получается при разрушении очень больших атомных ядер, термоядерный синтез соединяет вместе очень маленькие ядра. Почти то же самое делает наше Солнце — именно поэтому управляемый термоядерный синтез иногда называют «звездой в банке».
Первыми технологией заинтересовались в Советском Союзе ещё в 1951-м году. В тот год физики Лаврентьев, Сахаров и Тамм теоретически описали первый токамак — тороидальную камеру с магнитными катушками. Он отлично удерживает плазму и до сих пор остаётся одной из самых перспективных разработок в этой сфере.
Конечно, без улучшений оригинальной конструкции прогресса не получится. Поэтому, в 1985 году на свет появился ITER — проект универсального токамака, на создание которого были отправлены лучшие умы со всего света. Его задача: решить как можно больше проблем, связанных с термоядерным синтезом.
...которая в 10 раз горячее Солнца
Несмотря на действительно впечатляющие характеристики реакторов нового типа (ими может управлять ИИ, они невероятно чистые и да, они действительно разогреваются до температуры десяти Солнц), у них есть ряд... очень каверезных проблем. Одной из них является победа над пределом Гринвальда — теоретическим ограничением максимальной мощности реактора, выведенной ещё 30 лет назад.
Ученые давно подозревали, что предел можно преодолеть — и совсем недавно, в ходе исследования, проведенного физиками из Швейцарского центра плазмы, это удалось продемонстрировать на практике.
Центральный соленоид — очень сильный магнит, который является сердцем токамака ITER. Из-за некоторых особенностей своей работы он создаёт неконтролируемую турбуленцию плазмы, которая и задаёт тот самый предел Гринвальда. Но если её правильно смоделировать (например, с помощью современных суперкомпьютеров), то физики смогут нигилировать её воздействие и увеличить отдачу энергии.
Именно это и получилось у исследователей. О своих результатах они написали в журнале Physical Review Letters и похвастались, что теперь в реактор можно загрузить почти в два раза больше топлива:
Пока невозможно сказать, как такое значительное увеличение плотности топлива повлияет на выходную мощность токамаков, но, скорее всего, оно будет значительным. Кроме того, исследования показывают, что большая плотность топлива облегчит эксплуатацию термоядерных реакторов, — Паоло Риччи, один из авторов исследования.
Когда мы сможем увидеть результаты на практике? Скорее всего, совсем скоро — в настоящее время несколько проектов термоядерной энергетики находятся на стадии тестирования. Некоторые исследователи считают, что первый токамак, вырабатывающий электроэнергию для энергосетей, может заработать уже в 2030 году.