Более полувека учёные всего мира пытаются зажечь на Земле кусочек искусственного Солнца — создать условия для самоподдерживающейся термоядерной реакции. Каждый раз решение ускользало — настолько капризна и неуправляема разогретая до сотен миллионов градусов плазма. Решения этой задачи пока нет, но каждая новая установка приближает момент, когда человечество сможет получить практически неисчерпаемый источник чистой энергии термоядерного синтеза.

На проходящей в эти дни в Шанхае конференции по термоядерной энергетике китайские учёные раскрыли некоторые подробности проекта Huanliu-4 («Хуаньлю-4») — установки нового поколения, предназначенной для исследования технологий управляемого термоядерного синтеза. Комплекс должен стать следующим этапом развития китайской программы магнитного удержания плазмы и приблизить создание реакторов, способных получать электричество за счёт слияния лёгких атомных ядер.

Основой «Хуаньлю-4» станет усовершенствованный токамак — установка в форме тора, где сверхгорячий плазменный жгут удерживается мощными магнитными полями. В таких системах топливом обычно служит смесь изотопов водорода — дейтерия и трития. При температуре порядка сотен миллионов градусов ядра преодолевают электростатическое отталкивание и сливаются с выделением энергии. Главная инженерная задача заключается не только в нагреве плазмы, но и в поддержании устойчивого режима работы без чрезмерных потерь частиц и энергии из-за турбулентных процессов.

Новая установка ориентирована на решение проблем, которые остаются ключевыми для будущих термоядерных электростанций: повышение плотности плазмы, увеличение времени её удержания и снижение повреждений внутренних компонентов реактора потоками нейтронов. В «Хуаньлю-4» впервые в таком масштабе будут применены магнитные системы на основе высокотемпературных сверхпроводников. Это позволит повысить индукцию магнитного поля до 25 Тл без увеличения размеров установки, что в перспективе может положительно сказаться на экономической эффективности будущих термоядерных электростанций.

Для изготовления магнитов к 2028 году будет создана производственная линия. К июлю следующего года разработчики проекта «Хуаньлю-4» переедут в новое 500-м производственное здание, где будут создаваться элементы реактора. Основы необходимых технологий разрабатываются в рамках другого проекта — CRAFT (Comprehensive Research Facility for Fusion Technology) в Хэфэе.

Ожидается, что установка может быть собрана в начале 2030-х годов. Она не будет вырабатывать электроэнергию, а станет одним из последних инженерных этапов перед созданием первой демонстрационной термоядерной электростанции. Помимо применения высокотемпературных сверхпроводников проект «Хуаньлю-4» позволит проверить новые методы защиты первой стенки реактора от воздействия нейтронов, а также технологии управления плазмой с использованием искусственного интеллекта.

Источник:

Материалы по теме

Материалы по теме