Термоядерная энергетика: токамак EAST в Китае достиг ключевого рубежа

Экспериментальный усовершенствованный сверхпроводящий токамак (EAST) в Китае успешно поддерживал стационарную работу высокоудерживаемой плазмы в течение 1,066 секунд, побив собственный предыдущий рекорд в 403 секунды, достигнутый в 2023 году.   

20 января 2025 года экспериментальная усовершенствованная сверхпроводящая установка токамак (EAST) в Китае (широко известная как «искусственное солнце» Китая) успешно поддерживала устойчивую работу плазмы с высоким удержанием в течение 1,066 секунд. Продолжительность 1,066 секунд является ключевым шагом в исследованиях термоядерного синтеза; следовательно, это достижение является важной вехой в стремлении к производству термоядерной энергии. Ранее установка EAST поддерживала устойчивую работу плазмы с высоким удержанием в течение 403 секунд в 2023 году. Для того чтобы обеспечить ядерный синтез, контролируемые термоядерные установки должны достигать температур более 100 миллионов ℃, сохраняя при этом стабильную долгосрочную работу.  

Экспериментальная усовершенствованная сверхпроводящая установка токамак (EAST) в Китае была введена в эксплуатацию в 2007 году. Это устройство типа токамак, которое с момента ввода в эксплуатацию служило открытой испытательной площадкой для проведения учеными экспериментов и исследований, связанных с термоядерным синтезом.  

Устройство токамака EAST похоже на ITER по форме и равновесию, но меньше, но более гибкое. Оно имеет три отличительные особенности: некруглое поперечное сечение, полностью сверхпроводящие магниты и полностью активно охлаждаемые водой компоненты, обращенные к плазме (PFC). Оно достигло значительного прогресса в подходе магнитного удержания ядерного синтеза, в частности, в достижении рекордной температуры плазмы. 

Использование магнитов для удержания и управления плазмой является одним из двух основных подходов к достижению экстремальных условий, необходимых для ядерного синтеза. Устройства токамака используют магнитные поля для генерации тепла и удержания высокотемпературной плазмы. ITER является крупнейшим проектом токамака в мире. Базирующийся в Сен-Поль-ле-Дюранс на юге Франции, ITER является самым амбициозным проектом по термоядерной энергетике из 35 стран. Он использует кольцевой тор (или магнитное устройство в виде пончика) для удержания термоядерного топлива в течение длительных периодов времени при достаточно высоких температурах для зажигания термоядерного синтеза. Как и ITER, программа термоядерного синтеза STEP в Великобритании основана на магнитном удержании плазмы с использованием токамака. Однако токамак программы STEP будет иметь сферическую форму (вместо формы пончика ITER). Сферический токамак компактен, экономически эффективен и может быть проще в масштабировании.   

Inertial Confinement Fusion (ICF) — это другой подход к достижению экстремальных условий, необходимых для ядерного синтеза. В этом подходе экстремальные условия термоядерного синтеза создаются путем быстрого сжатия и нагрева небольшого количества термоядерного топлива. National Ignition Facility (NIF) в Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) использует технологию лазерной имплозии для взрыва капсул, заполненных дейтерий-тритиевым топливом, с помощью высокоэнергетических лазерных лучей. NIF недавно продемонстрировал доказательство концепции этого подхода, что управляемый ядерный синтез может быть использован для удовлетворения энергетических потребностей.   

Ссылки:  

1. Hefei Institutes of Physical Science, CAS. Новости – Китайское «искусственное солнце» достигло нового рекорда в важном шаге на пути к термоядерной энергетике. Опубликовано 21 января 2025 г. Доступно на https://english.hf.cas.cn/nr/bth/202501/t20250121_899051.html  

2. Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST). Краткое введение. Доступно на  http://east.ipp.ac.cn/index/article/info/id/52.html  

3. Zhou C., 2024. Сравнение токамаков EAST и ITER. Теоретические и естественные науки, 43,162, 167-XNUMX. DOI: https://doi.org/10.54254/2753-8818/43/20240818  

4. Ху, Дж., Си, В., Чжан, Дж. и др. Все сверхпроводящие токамаки: EAST. AAPPS Bull. 33, 8 (2023). https://doi.org/10.1007/s43673-023-00080-9  

5. Чжэн Цз. и др. 2022. Недавний прогресс в китайских исследованиях термоядерного синтеза на основе сверхпроводящей конфигурации токамака. Инновация. Том 3, выпуск 4, 12 июля 2022 г., 100269. DOI: https://doi.org/10.1016/j.xinn.2022.100269  

Статьи по теме  

1. Программа термоядерной энергетики Великобритании: представлен концептуальный проект прототипа электростанции STEP (7 сентябрь 2024).  

2. «Термоядерное зажигание» продемонстрировано в лаборатории Лоуренса в четвертый раз (20, декабрь 2023) 

3. Fusion Ignition становится реальностью; Энергетическая безубыточность достигнута в лаборатории Лоуренса (15, декабрь 2022)