Термоядерный прорыв: как ученые создали электростанцию с безграничным производством энергии
Американские инженеры достигли важной точки в лабораториях Центра науки о плазме и термоядерном синтезе Массачусетского технологического института (PSFC), когда новый тип магнита, изготовленный из высокотемпературного сверхпроводящего материала, достиг мирового рекорда по магнитным полям. Напряженность поля для крупногабаритного магнита достигла 20 Тесла (Тл). Именно такая интенсивность необходима для строительства термоядерной электростанции, которая, как ожидается, будет производить чистую мощность и потенциально откроет эру практически безграничного производства энергии. Рассказали подробнее об открытии в области термоядерного синтеза.
Испытание было объявлено успешным, поскольку оно соответствовало всем критериям, установленным для разработки нового термоядерного устройства, получившего название SPARC, для которого магниты являются ключевой технологией. Команда экспериментаторов достигла результатов после долгих и упорных трудов, но это было далеко не завершение процесса. В последующие месяцы специалисты разобрали и проверили компоненты магнита, тщательно изучили и проанализировали данные сотен инструментов, которые записывали детали испытаний, а также провели два дополнительных испытания того же магнита, в конечном итоге доведя его до нужного состояния.
Кульминацией всей этой работы стал подробный отчет исследователей из PSFC и дочерней компании MIT Commonwealth Fusion Systems (CFS), опубликованный в сборнике из шести рецензируемых статей в специальном выпуске журнала IEEE Transactions on Applied Superconductivity. В документах описывается конструкция и изготовление магнита и диагностического оборудования, необходимого для оценки его производительности, а также уроки, извлеченные из этого процесса. В целом, команда обнаружила, что прогнозы и компьютерное моделирование оказались точными, подтвердив, что уникальные элементы конструкции магнита могут служить основой для термоядерной электростанции.
Энергия в массы
По словам профессора инженерных наук Hitachi America Денниса Уайта, который недавно ушел с поста директора PSFC, успешное испытание магнита было самым важным событием за последние 30 лет исследований в области термоядерного синтеза. До демонстрации 5 сентября лучшие из доступных сверхпроводящих магнитов были достаточно мощными, чтобы потенциально достичь энергии термоядерного синтеза, но только при таких размерах и затратах, которые никогда не могли быть практически или экономически жизнеспособными.
Наиболее широко используемая конструкция экспериментальных термоядерных устройств, по мнению профессора, имеют шанс быть экономичными, потому что у них есть квантовое изменение способностей с известными правилами физики удержания, позволяющее значительно уменьшить размер и стоимость объектов, которые сделают возможным синтез. Когда испытания показали практичность сильного магнита при значительно уменьшенном размере, это фактически изменило стоимость ватта термоядерного реактора почти в 40 раз за один день. «Теперь у термоядерного синтеза появился шанс», — отмечает Уайт.
Результаты магнитных испытаний PSFC, подробно описанные в шести новых статьях, значительно укрепляют уверенность в том, что перспективы создания нового поколения термоядерных устройств, включая разработки MIT и CFS, обладают прочным научным обоснованием. Это подчеркивает важность исследований в области термоядерной энергетики для будущих технологических достижений.