Самый крупный в мире термоядерный реактор наконец-то собран, однако он не начнёт свою работу ещё 15 лет, сообщили учёные проекта.
Термоядерный реактор Международного проекта по термоядерной энергии (ITER), состоящий из 19 огромных катушек, соединённых в несколько тороидальных магнитов, изначально планировалось начать тестировать в 2020 году. Теперь же учёные говорят, что его запуск состоится не раньше 2039 года.
Это означает, что энергия термоядерного синтеза, в разработке которой токамак ITER занимает лидирующие позиции, вряд ли будет доступна вовремя, чтобы стать решением климатического кризиса.
Самый крупный в мире термоядерный реактор является продуктом сотрудничества 35 стран, включая все государства Европейского союза, РФ, Китай, Индию и США. ITER содержит самый мощный магнит в мире, способный создать магнитное поле, в 280 тыс. раз сильнее того, которое защищает Землю.
Впечатляющий дизайн реактора идёт рука об руку с не менее внушительной стоимостью. Изначально планировалось, что проект обойдётся примерно в $5 миллиардов и будет запущен в 2020 году, однако он столкнулся с многочисленными задержками, и его бюджет вырос до более чем $22 миллиардов, с дополнительными $5 миллиардами на покрытие дополнительных расходов. Эти непредвиденные затраты и задержки стали причиной недавней 15-летней отсрочки.
Учёные пытаются использовать энергию термоядерного синтеза — процесса, благодаря которому горят звёзды — уже более 70 лет. Соединяя атомы водорода для получения гелия при чрезвычайно высоких давлениях и температурах, звёзды главной последовательности преобразуют вещество в свет и тепло, производя огромное количество энергии без выброса парниковых газов и долгоживущих радиоактивных отходов.
Однако воссоздать условия, существующие в сердцах звёзд, задача не из лёгких. Наиболее распространённая конструкция термоядерных реакторов, токамак, работает путём перегрева плазмы (одного из четырёх состояний материи, состоящего из положительных ионов и отрицательно заряженных свободных электронов) и удержания её внутри реакторной камеры в форме пончика с помощью мощных магнитных полей.
Правда удержание турбулентных и перегретых вихрей плазмы на достаточно долгое время для осуществления термоядерного синтеза представляет собой сложную задачу. Первый токамак был разработан советским учёным Натаном Явлинским (Natan Yavlinsky) ещё в 1958 году, но до сих пор никому не удавалось создать реактор, который вырабатывал бы больше энергии, чем потребляет.
Одним из основных препятствий является управление плазмой, достаточно горячей для слияния. Термоядерным реакторам требуются очень высокие температуры (во много раз выше, чем на Солнце), поскольку им приходится работать при гораздо более низком давлении, чем в ядрах звёзд.
Например, в ядре Солнца температура достигает примерно 27 миллионов градусов по Фаренгейту (15 миллионов градусов по Цельсию), но давление примерно равно 340 миллиардам атмосферного давления на уровне моря на Земле.
Нагреть плазму до таких температур относительно легко, но найти способ удержания её, чтобы она не прожигала реактор или не срывала процесс синтеза, технически сложно. Обычно это делается с помощью лазеров или магнитных полей.
