Німеччина просто вприскувала нову надію в ядерну енергетичну мрію

Німецькі вчені успішно містили водневу плазму в середу, наблизивши світ на крок ближче до утопічної мрії енергії ядерного синтезу.

Федеральний канцлер Ангела Меркель натиснула червону кнопку на зорянатор Wendelstein 7-X, або W7-X, і почала зворотний відлік реакції, що нагріла водень потужністю 6000 мікрохвиль. Плазма підтримувалася лише на частку секунди. Експеримент був оголошений успіхом.

Ядерний синтез - це протилежна реакція на поділ, який керує сьогоднішніми атомними станціями. Хоча реактори поділу розділяють атоми важкого урану і захоплюють енергію, що виділяється через цей процес, потужність термоядерного синтезу передбачає розбиття двох більш легких атомів і формування єдиного, більш важкого.

Водневий синтез - це те, що впливає на сонце і зірки. Побудова електростанції термоядерного синтезу тут, на Землі, є еквівалентом створення крихітного сонця і його утримання на нашому світі. Це надзвичайно важке завдання, оскільки, незважаючи на величезну масу зірок, температура, необхідна для початку реакції на цій планеті, повинна бути у багато разів гарячішою, ніж ті, що знаходяться в центрі сонця.

Якщо запрягнути, злиття може багаторазово живити світ над паливом морської води, без ризику ядерного розплаву і дуже мало відходів. Не дивно, що мета споживала стільки глобальних ресурсів, незважаючи на такий повільний прогрес.

Одні міжнародні зусилля, відомі як ІТЕР, коштували на сьогодні мільярди і зазнали розчарувань і затримок. Як тільки передбачалося виробляти плазму до 2016 року, ця мета була відкинута вниз по дорозі - можливо, нескінченно.

"Зараз я розраховую присвятити свою повну професійну кар'єру, перш ніж побачити гідну плазму в ITER", - сказав фізик Нью-Йорк.

Німецька ініціатива, розташована в Інституті фізики плазми Макса Планка в Грайфсвальді, поділяє ту саму мету, що і ITER: стабільна реакція синтезу водню. Однак вони засновані на двох різних пристроях.

Реакції синтезу включають виробництво перегрітого іонізованого газу, відомого як плазма. На мільйонах градусів Цельсія плазма надто гаряча, щоб її містив будь-який матеріал на Землі. Найкращі ідеї щодо того, як утримувати цю плазму, включають циркулюючий у формі пончика всередині вакууму потужними переохолодженими магнітами. Двома найкращими конструкціями цього пристрою є токамак і стелларатор, див. Нижче:

Токамак, який є основою для ITER, вперше був запропонований радянськими фізиками в 1950-х роках. Це простіше за конструкцією, ніж стелларатор, але набагато складніше в експлуатації.

Стелларатор, який був представлений у німецькому експерименті, має набагато складнішу конструкцію і не може бути побудований без суперкомп'ютерної потужності, яка стала доступною лише в 1980-х роках.

Успіх цього тижня в Німеччині є сигналом про те, що стелларатор наздоганяє і, можливо, навіть перевершив токамак в гонці до комерційного ядерного синтезу.

Німеччина W7-X коштувала 440 мільйонів доларів. Загальний проект коштував більше двох мільярдів доларів протягом двох десятиліть. Мета полягає в тому, щоб підняти пристрій таким чином, щоб він міг підтримувати реакції синтезу водню довше і довше, до 30 хвилин. Зацікавлені вчені сподіваються, що віха буде досягнута до 2025 року.