Китай направи нова важна стъпка в световната надпревара за създаване на термоядрена енергия като завърши изграждането и тестовете на огромен свръхпроводящ магнит с тегло 582 тона, предназначен за следващото поколение на програмата „изкуствено слънце“. Съоръжението е най-големият магнит от този тип, създаван досега за експериментален термоядрен реактор. Той е с дължина 21 метра и е разработен от Института по физика на плазмата към Китайската академия на науките в град Хъфей.
Основната задача на магнита е да помогне за задържането на свръхгореща плазма с температура над 100 милиона градуса по Целзий – около шест пъти по-висока от температурата в ядрото на Слънцето. Именно при такива екстремни условия учените се опитват да възпроизведат процеса, който захранва звездите – ядрения синтез.
Китай се стреми да създаде енергия като тази в звездите
При термоядрения синтез леки атоми, най-вече изотопи на водорода, се сливат и освобождават огромно количество енергия. За разлика от традиционните ядрени централи, които използват делене на тежки атоми, синтезът се смята за по-чиста технология с по-малко дълготрайни радиоактивни отпадъци.
Предизвикателството е, че плазмата при този процес достига температури, при които нито един съществуващ материал не може да я издържи.
Затова учените използват мощни магнитни полета, които задържат плазмата във вътрешността на реактора, без тя да докосва стените му. Така се предотвратяват повреди и се създават условия за продължаване на реакцията.
Гигантският магнит е част от нов китайски реактор
Новият магнит ще бъде използван в проекта BEST (Burning Plasma Experimental Superconducting Tokamak) – експериментален термоядрен реактор от ново поколение.
Системата използва технология тип „токамак“ – камера с форма на пръстен, в която чрез магнитни полета се контролира движението на плазмата.
Според китайските учени новият магнит е около 1,3 пъти по-голям от аналогичния компонент, разработван за международния термоядрен проект ITER във Франция. Освен това той може да съхранява около три пъти повече магнитна енергия, което позволява създаването на по-силно магнитно поле.
Свръхпроводящата технология е ключът към успеха
Магнитът използва свръхпроводящи материали, които при изключително ниски температури могат да провеждат огромни електрически токове почти без загуба на енергия.
Тази технология е една от най-важните предпоставки за развитието на термоядрените реактори, тъй като позволява създаването на достатъчно силни магнитни полета за контролиране на плазмата.
Китай вече е изпитал и друг ключов компонент – централен соленоид, известен сред учените като „сърцето“ на токамака. Той създава електрическия ток в плазмата, необходим за започването и поддържането на реакциите на синтез.
От „изкуствено слънце“ към производство на електроенергия
Китай от години развива своя експериментален реактор EAST (Experimental Advanced Superconducting Tokamak), известен като „изкуствено слънце“. Съоръжението вече е поставило няколко световни рекорда за поддържане на свръхгореща плазма за продължителни периоди.
Новият магнит обаче е предназначен за по-амбициозната следваща фаза – реактора BEST. Целта му е да премине отвъд лабораторните експерименти и да покаже, че контролираният ядрен синтез може един ден да произвежда електроенергия.
Китай планира изграждането на експерименталния реактор да приключи до 2027 г., а около 2030 г. учените се надяват да демонстрират производство на електричество чрез термоядрен синтез.
Надпреварата за енергията на бъдещето
Термоядреният синтез се смята за една от най-перспективните технологии за бъдещето на енергетиката. Ако учените успеят да преодолеят техническите трудности, той може да осигури почти неизчерпаем източник на чиста енергия.
За разлика от изкопаемите горива, синтезът не отделя въглеродни емисии по време на работа, а в сравнение с традиционната ядрена енергетика произвежда значително по-малко дълготрайни радиоактивни отпадъци.
Последният успех на Китай показва, че страната ускорява развитието си в една от най-важните технологични надпревари на XXI век – създаването на изкуствена звезда на Земята, която един ден може да захранва цели градове.
