Возможность практической разработки ядерного синтеза - энергетического процесса, который приводит в движение звезды, - теперь на шаг ближе к реальности. Британские ученые на Объединенном европейском токомаке (JET) установили новый рекорд по количеству энергии, выделяемой при устойчивой термоядерной реакции, выделив 59 мегаджоулей тепла, что эквивалентно примерно 14 килограммам тротила. Это более чем в два раза превышает предыдущий рекорд в 21,7 мегаджоуля, достигнутый в 1997 году на том же исследовательском объекте.

Термоядерный реактор JET

Хотя это по-прежнему не очень большое количество энергии, но его уже достаточно, чтобы вскипятить 60 чайников воды. Тем не менее, это достижение многие называют "важной вехой" на пути к тому, чтобы сделать термоядерный синтез жизнеспособным и устойчивым источником энергии с низким уровнем выбросов углерода.

"Эти выдающиеся результаты  позволили сделать нам огромный шаг вперед к решению одной из самых больших научных и инженерных задач", - сказал в своем заявлении Ян Чепмен, глава Управления по атомной энергии Великобритании. "Совершенно очевидно, что мы должны внести значительные изменения, чтобы справиться с последствиями изменения климата, и термоядерный синтез открывает огромные возможности".

Основной источник энергии

Термоядерный синтез происходит в самом сердце звезд и дает энергию, которая питает Вселенную. Это процесс, в ходе которого два легких ядра атомов объединяются в одно более тяжелое, в результате чего высвобождаются потоки энергии. Этот процесс противоположен ядерному делению, используемому на атомных электростанциях, при котором большое ядро распадается на более мелкие.

Преимущества термоядерной энергетики делают ее очень привлекательной, особенно в контексте изменения климата и сокращения запасов ископаемого топлива. При этом не происходит выбросов углерода, а единственным побочным продуктом является небольшое количество гелия - инертного газа, который также может быть полезен. Кроме того, синтез очень эффективен, менее радиоактивен, чем деление, и безопасен, поскольку количество топлива, используемого в термоядерных устройствах, очень мало.

Международный экспериментальный термоядерный реактор. ITER Tokamak and Plant Systems

 

Лаборатория JET в центральной Англии использует для своих исследований установку под названием токамак. Это самая большая установка такого типа в мире. Внутри установки небольшое количество топлива, содержащего тритий и дейтерий (изотопы водорода), нагревается до образования плазмы. Она удерживается с помощью магнитного поля, вращаться по спирали вокруг силовых линий, сжимаясь и высвобождая энергию.

В ходе лабораторных экспериментов ученые доказали перспективность термоядерного синтеза с использованием топлива на основе дейтерия и трития. Это хорошая новость для ITER масштабного термоядерного проекта, который строится во Франции коалицией нескольких правительств. Однако на это потребуется некоторое время: если все пойдет хорошо, ITER должен начать вырабатывать топливо к 2035 году.

Многие годы страны тесно сотрудничают в области термоядерной энергии, поскольку, в отличие от деления ядер, используемого на существующих атомных электростанциях, эта технология не производит радиоактивных материалов, которые затем могут быть использованы для создания оружия. Китай, ЕС, США, Индия, Япония и Россия уже участвуют в мегапроекте ITER (ИТЭР) во Франции.  

Если исследователям удастся осуществить ядерный синтез, он обещает стать практически безграничным источником чистой энергии. Но до сих пор ни один эксперимент не создал больше энергии, чем затратил. Новые результаты, полученные в JET, не меняют ситуацию, но они показывают, что проект термоядерного синтеза, использующий ту же технологию и смесь топлива, что и Iter, может в конечном итоге достичь этой цели.

Источники: 
https://www.bbc.com/news/science-environment-60312633
https://ccfe.ukaea.uk/research/joint-european-torus/