«Искусственное солнце» Китая: рекордный прорыв и его потенциал

Фото из открытых источников

Китайский экспериментальный термоядерный реактор Huanliu-3 (HL-3), расположенный в городе Чэнду, совершил значительный научный прорыв, преодолев так называемый "двойной барьер нагрева" в 100 миллионов градусов Цельсия. Как сообщает издание South China Morning Post, это важнейшее достижение приближает ученых к запуску самоподдерживающейся термоядерной реакции на Земле. Впервые в истории открытых публикаций сообщается о превышении этого температурного порога одновременно для электронной и ионной плазмы в рамках одной установки.

Главный конструктор HL-3 Чжун Вулу в интервью государственному телеканалу CCTV подчеркнул исключительную значимость достигнутого результата: "В ходе нашего эксперимента был достигнут рубеж в 100 миллионов градусов, а также значительный скачок в общей производительности термоядерного синтеза. Это означает, что исследования в области термоядерного синтеза в Китае вступают в фазу горения плазмы".

История этого реактора началась в декабре 2020 года, когда установка была впервые введена в эксплуатацию под названием HL-2M. На тот момент китайским физикам удалось удерживать электронную плазму с температурой 160 миллионов градусов Цельсия на протяжении 20 секунд, что само по себе было выдающимся результатом. После комплексной модернизации в 2023 году реактор получил новое обозначение HL-3.

Ключевыми элементами усовершенствования стали обновление системы разогрева электронного пучка с использованием передовых микроволновых установок, а также ряд технических инноваций, детали которых пока не раскрываются. Именно эти модификации позволили достичь впечатляющего показателя в 117 миллионов градусов Цельсия для ионной плазмы, что является абсолютным мировым рекордом для искусственного термоядерного синтеза. До этого момента только южнокорейский токамак KSTAR смог разогреть ионную плазму до температуры, превышающей 100 миллионов градусов.

Особо примечательным аспектом проведенных экспериментов стала высокая стабильность плазменного ионного пучка в реакторе HL-3. Хотя подробности этого достижения не были раскрыты в публичных интервью, специалисты отмечают, что стабильное удержание плазмы при экстремальных температурах представляет одну из наиболее сложных задач в области управляемого термоядерного синтеза.

Токамаки представляют собой тороидальные (кольцеобразные) камеры с магнитными катушками, создающими поле для удержания высокотемпературной плазмы. Принцип их работы основан на создании условий, близких к тем, что существуют в недрах звезд, где происходит термоядерный синтез - процесс слияния легких атомных ядер с выделением колоссального количества энергии.

Дальнейшее продвижение к созданию "искусственного солнца" на Земле требует не только достижения сверхвысоких температур, но и значительного увеличения продолжительности реакции в токамаке. Несмотря на то, что важнейший температурный рубеж уже преодолен, именно стабильное удержание реакции в течение длительного времени остается наиболее сложным вызовом для ученых во всем мире.

Согласно планам китайских исследователей, реактору HL-3 предстоит еще одна модернизация, после которой существует высокая вероятность запуска на нем полноценной реакции ядерного синтеза, подобной процессам, происходящим в недрах настоящих звезд. Успешная реализация этой задачи может стать поворотным моментом в развитии энергетики будущего.

Достижения китайских ученых в области термоядерного синтеза вписываются в глобальный контекст работ по созданию экологически чистых и практически неисчерпаемых источников энергии. Параллельно с китайским проектом активно развиваются и другие международные инициативы, такие как ITER (Международный термоядерный экспериментальный реактор) во Франции, в котором участвуют десятки стран, включая Россию, США, Японию и страны Европейского союза.