4 декабря 2016, воскресенье

Секундное дело. Китай вступил в погоню за термоядерным синтезом и утер нос Германии

Китайские ученые смогли удерживать в термоядерном реакторе водородную плазму, разогретую до 49,9 млн градусов Цельсия на протяжении 102 секунды
Institute of Plasma Physics Chinese Academy of Sciences

Китайские ученые смогли удерживать в термоядерном реакторе водородную плазму, разогретую до 49,9 млн градусов Цельсия на протяжении 102 секунды

Не прошло и недели с момента триумфа немецких физиков, получивших на реакторе Wendelstein 7-X плазму из водорода, как Китай сказал свое веское слово в термоядерном синтезе.

Китайский экспериментальный реактор, о котором на Западе до недавнего времени многие даже не слышали, смог произвести реакцию, существенно превосходящую ту, которую осуществили в Германии.

Триумф европейской научной мысли дал повод некоторым СМИ заговорить о скором наступлении эры дешевой энергии. Между тем, сами ученые были осторожны в своих оценках, констатируя, что успешный эксперимент 3 февраля, как и те, что последуют в ближайшие 4-5 лет, лишь призваны показать, что термоядерные реакторы типа стелларатор являются более перспективным направлением, чем токамаки.


3 февраля Ангела Меркель лично запустила эксперимент на термоядерном реакторе Wendelstein 7-X
3 февраля Ангела Меркель лично запустила эксперимент на термоядерном реакторе Wendelstein 7-X


Собственно, сама термоядерная реакция на Wendelstein 7-X, которая проходила при температуре 80 млн. градусов Цельсия, позволила удерживать полученную из водорода плазму магнитным полем на протяжении «считанных секунд». Такую информацию авторы эксперимента давали в официальном пресс-релизе.

На этом фоне новость из Китая прозвучала как гром среди ясного неба. Китайские физики из Института физики в Хефей (провинция Янси), осуществили реакцию, которая позволила произвести плазму из водорода при температуре 49,9 млн. градусов Цельсия и удерживать ее на протяжении впечатляющих 102 секунд.

Настоящий успех

Если успех немецких физиков можно было назвать успешным экспериментом, то достижение их китайских коллег уже является настоящим прорывом. Поскольку их работа не только доказывает возможность получения плазмы из водорода, но и наглядно показывает, что возможно удержание плазмы в нагретом состоянии на протяжении ощутимого времени. А это и есть ключ к термоядерной энергетике.

Погоня за контролируемой термоядерной реакцией длится уже много десятилетий, отмечает обозреватель ScienceAlert Бэк Крю. «Если мы научимся производить и удерживать водородную плазму, мы сможем получать экологически чистую и фактически ничем не ограниченную энергию наподобие той, которая питает наше Солнце», - поясняет Крю.

Долгие годы считалось, что основными участниками этой погони являются европейские физики, которые отрабатывали технологию токомаком (реактор ITER в Швейцарии) и стеллараторов (Wendelstein 7-X в Германии). Также серьезные исследования в этой области проводятся в США.

Исследования ведутся много лет и обходятся налогоплательщикам в многие миллиарды евро. Достижения до сих пор были впечатляющими, но все же в большей степени теоретическими. Реактор ITER, к примеру, в 2012 году позволил нагреть плазму до феноменальных 4 триллионов градусов Цельсия (это в 250 тыс. раз больше, чем температура в центре Солнца).

Немецкие физики из Института плазмы им. Макса Планка смогли получить и удерживать в течение долей секунды плазму из гелия в ходе эксперимента в декабре 2015 года. А 3 февраля была впервые получена водородная плазма при температуре 80 млн. градусов Цельсия.

Тем не менее, «считанные секунды» удержания плазмы — слишком малый результат, чтобы говорить о начале практического освоения термоядерной реакции.

На этом фоне 102 секунды, полученные на китайском реакторе с символическим названием EAST, кажутся вечностью. Даже несмотря на то, что температура реакции была почти вдвое ниже той, которую достигли немецкие физики.

49,9 млн. градусов Цельсия — температура верхних слоев Солнца — также достаточна для осуществления термоядерной реакции.

Именно способность удерживать плазму внутри реактора и не давать ей соприкасаться со стенками, является залогом возможности извлечения высокоэнергетических частиц и тепловой энергии, поясняет Крю.

Желанная реакция

Традиционная ядерная реакция, в ходе которой ядра тяжелых элементов разделяются на нейтроны и более легкие ядра, выделяет огромное количество энергии, однако побочным эффектом тут являются радиоактивные отходы. Они требуют изъятия, утилизации, а это обходится дорого. Да в и в целом весь процесс нельзя назвать безопасным, прямым подтверждением чего являются Чернобыль и Фукусима.

Термоядерная реакция, суть которой заключается в выделении энергии при объединении атомов, также выделяет огромное количество энергии — в миллионы раз больше, чем сгорание угля. Но при этом никаких радиоактивных отходов нет.


Китайский реактор смог удерживать плазмы в десятки раз дольше, чем немецкий / Institute of Plasma Physics Chinese Academy of Sciences
Китайский реактор смог удерживать плазму в десятки раз дольше, чем немецкий / Institute of Plasma Physics Chinese Academy of Sciences


Главной проблемой термоядерной реакции является потребность в высоких температурах. Для обычной ядерной реакции требуется нагрев исходных элементов всего лишь до нескольких сотен градусов Цельсия. Для термоядерной — требуется воспроизведение условий, которые существуют внутри звезд. Иными словами, речь идет о миллионах градусов Цельсия.

Так, немецкие ученые считают, что для устойчивой реакции требуется достичь температуры 100 млн градусов Цельсия. Китайские ученые ставят перед собой аналогичную цель.

Собственно, сами китайцы не считают свой эксперимент удачным. 50 млн. градусов Цельсия и 102 секунды — ощутимо меньше, чем заявленные перед началом эксперимента цели — 100 млн. градусов Цельсия и 1000 сек удержания плазмы. Такую информацию, публикуют китайские СМИ.

Среди западных ученых встречаются и скептики, которые считают, что заявления из коммунистических газет могут быть и пропагандистским ходом. Они с нетерпением ждут публикации научных работ, детально показывающих ход эксперимента.

Однако, если все обстоит именно так, как пишут СМИ, то в мире современной физики в отчаянно схватке сойдутся немецкие и китайские ученые. Первые смогли достичь более высокой температуры, но им нужно совершенствовать удержание плазмы. Вторым, наоборот, нужно повышать температуру реакции.

Комментарии

1000

Правила комментирования
Показать больше комментариев

Последние новости

ТОП-3 блога

Фото

ВИДЕО

Читайте на НВ style

Наука ТОП-10

Подписка на новости
     
Погода
Погода в Киеве

влажность:

давление:

ветер: