На пути к созданию чистого, практически неисчерпаемого и экологичного источника энергии произошло знаменательное событие. Китайский экспериментальный усовершенствованный сверхпроводящий токамак (EAST) установил новый мировой рекорд, удерживая сверхгорячую плазму в стабильном состоянии на протяжении 1066 секунд, что составляет почти 18 минут. Это достижение, ставшее возможным благодаря ряду технологических прорывов, укрепляет позиции Китая в авангарде исследований в области управляемого термоядерного синтеза — технологии, которую часто называют «Святым Граалем» энергетики. Но что именно означает этот рекорд и почему он так важен для будущего человечества?
Что такое ядерный синтез?
Ядерный синтез — это фундаментальный процесс, питающий звёзды, в том числе и наше Солнце. В его основе лежит слияние лёгких атомных ядер, например, изотопов водорода, в более тяжёлые ядра, такие как гелий. При этом часть массы исходных частиц превращается в колоссальное количество энергии, выделяющейся в виде света и тепла.
Физической основой этого процесса служит знаменитая формула Эйнштейна E=mc², устанавливающая взаимосвязь между массой (m) и энергией (E). В ходе термоядерной реакции суммарная масса получившихся ядер оказывается чуть меньше массы исходных компонентов. Эта, казалось бы, ничтожная разница в массе, будучи умноженной на квадрат скорости света (c²) — гигантскую константу, — и преобразуется в огромный энергетический выход.
Колоссальный вызов для учёных
Таким образом, термоядерный синтез — это природный механизм генерации гигантских объёмов энергии. Если бы человечество научилось воспроизводить и контролировать этот процесс на Земле, это открыло бы доступ к чистейшему и практически неиссякаемому источнику энергии. Сырьё для него, например, дейтерий, можно извлекать из воды, а реакция не производит долгоживущих радиоактивных отходов и не сопровождается выбросами парниковых газов.
Однако воссоздание условий, царящих в недрах звёзд, — задача невероятной сложности. На Солнце чудовищное давление, создаваемое гравитацией, позволяет ядрам сблизиться и вступить в реакцию. На Земле для достижения аналогичного эффекта необходимо разогреть топливо до температур, превышающих 100 миллионов градусов Цельсия, чтобы заряженные ядра преодолели силу электростатического отталкивания.
При таких экстремальных температурах вещество существует в состоянии плазмы — раскалённого ионизированного газа. Основная техническая трудность заключается в том, чтобы удержать эту неустойчивую плазму в ограниченном пространстве, не позволяя ей коснуться и разрушить стенки реактора. Для этого используются сверхсильные магнитные поля, «закручивающие» плазму в тороидальной камере. Именно на этом принципе работают токамаки, такие как EAST. Альтернативный подход — лазерный термоядерный синтез, где мишень со топливом сжимается и нагревается мощными лазерными импульсами.
Отдельной проблемой остаётся разработка материалов, способных десятилетиями выдерживать колоссальные тепловые и нейтронные нагрузки внутри будущих энергетических реакторов.
Обратите внимание: В космосе были обнаружены следы ударных волн Второй мировой войны.
Исторический рекорд реактора EAST
Несмотря на все препятствия, научный прогресс не стоит на месте. Экспериментальный токамак EAST в Хэфэе (Китай) является одной из ключевых исследовательских установок в этой области. В начале 2025 года он совершил качественный скачок, добившись стабильного удержания высокотемпературной плазмы в течение 1066 секунд. Это более чем в два раза превышает предыдущий рекорд в 403 секунды, установленный несколько лет назад.
Успех стал возможен благодаря глубокой модернизации установки. Инженерам удалось значительно увеличить мощность систем нагрева плазмы, что позволило достичь необходимых температур, одновременно усовершенствовав методы магнитного контроля для обеспечения беспрецедентной стабильности плазменного шнура.
Впереди ещё долгий путь
Рекорд EAST — это важная веха, но до коммерческого использования термоядерной энергии предстоит пройти огромный путь. Ключевая проблема современных экспериментальных установок, включая EAST и строящийся международный реактор ITER, заключается в том, что они пока потребляют больше энергии для запуска и поддержания реакции, чем производят. Главная цель — достичь «зажигания», когда реакция синтеза становится самоподдерживающейся.
Проект ITER, возводимый во Франции при участии десятков стран, включая Китай, Россию, США и страны ЕС, призван стать кульминацией экспериментальной фазы. Его запуск, намеченный на 2039 год, должен продемонстрировать научную и техническую осуществимость управляемого синтеза в промышленных масштабах. Хотя ITER не будет производить электроэнергию для сетей, данные, полученные на нём, лягут в основу проектов первых демонстрационных термоядерных электростанций (DEMO).
Таким образом, каждый прорыв, подобный достижению команды EAST, — это луч надежды в глобальном поиске решений для растущих энергетических потребностей человечества в эпоху климатических изменений. Путь к «искусственному солнцу» на Земле сложен и долог, но каждый новый рекорд приближает нас к будущему, где энергия будет чистой, безопасной и доступной для всех.
Все последние новости науки и техники читайте на New-Science.ru
Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники.