Искусственное солнце бьет рекорды. Китайские ученые укротили нестабильную плазму

Китайский экспериментальный термоядерный реактор EAST, известный в научных кругах как «искусственное солнце», достиг выдающегося успеха, преодолев один из главных физических барьеров термоядерного синтеза.

Исследователям из Китайской академии наук удалось поддерживать стабильность плазмы при экстремально высоких уровнях плотности, что ранее считалось практически невозможным для установок такого типа.

Термоядерный синтез является процессом слияния легких атомов в более тяжелые, что сопровождается выделением колоссального количества энергии. В отличие от традиционных атомных станций, этот метод не создает значительных объемов ядерных отходов и не производит парниковых газов. Однако воспроизведение солнечных процессов на Земле требует создания температур, значительно превышающих показатели в центре Солнца, поскольку гравитационное давление в земных реакторах намного ниже.

Главным препятствием для ученых длительное время оставалась так называемая «граница Гринвальда». Это критический уровень плотности плазмы, по достижении которого она обычно становится нестабильной, что приводит к немедленной остановке реакции. Однако высокая плотность необходима для того, чтобы атомы чаще сталкивались между собой, снижая энергетические затраты на поддержание процесса.

Команда реактора EAST, результаты исследования которой были опубликованы в журнале Science Advances 1 января, смогла обойти это ограничение. Благодаря сверхточному контролю взаимодействия плазмы со стенками реактора и манипуляциям с давлением топливного газа, ученые достигли стабильности при плотности, которая в 1,3−1,65 раза превышает предел Гринвальда. Это значительно выше обычного рабочего диапазона современных токамаков.

Как отметил профессор Пин Чжу, один из ведущих авторов исследования, этот успех открывает практический путь к созданию термоядерных установок следующего поколения. Впервые плазму удалось перевести в теоретически предусмотренное состояние «режима без учета плотности», где она остается управляемой даже при постоянном росте концентрации частиц.

Хотя термоядерная энергетика разрабатывается уже более 70 лет и до сих пор остается экспериментальной отраслью, подобные достижения критически важны для глобальных проектов. В частности, данные с установки EAST будут использованы при строительстве ITER во Франции — крупнейшего в мире международного термоядерного реактора, запуск которого на полную мощность ожидается в 2039 году. Несмотря на то, что термоядерный синтез не решит текущий климатический кризис мгновенно, он обещает обеспечить человечество чистой и безопасной энергией на тысячелетия вперед.