8 грудня 2016, четвер

Секундна справа. Китай вступив в погоню за термоядерним синтезом та втер носа Німеччині

Китайські вчені змогли утримувати в термоядерному реакторі водневу плазму, розігріту до 49,9 млн градусів Цельсія протягом 102 секунд
Institute of Plasma Physics Chinese Academy of Sciences

Китайські вчені змогли утримувати в термоядерному реакторі водневу плазму, розігріту до 49,9 млн градусів Цельсія протягом 102 секунд

Не пройшло і тижня з моменту тріумфу німецьких фізиків, які отримали на реакторі Wendelstein 7-X плазму з водню, як Китай сказав своє вагоме слово в термоядерному синтезі.

Китайський експериментальний реактор, про який на Заході до недавнього часу багато хто навіть не чув, зміг провести реакцію, що суттєво перевищує ту, яку здійснили в Німеччині.

Тріумф європейської наукової думки дав привід деяким ЗМІ заговорити про швидке настання ери дешевої енергії. Між тим, самі вчені були обережні у своїх оцінках, констатуючи, що успішний експеримент 3 лютого, як і ті, що будуть у найближчі 4-5 років, лише покликані показати, що термоядерні реактори типу стеларатор є більш перспективним напрямком, ніж токамаки.


3 февраля Ангела Меркель лично запустила эксперимент на термоядерном реакторе Wendelstein 7-X
3 лютого Ангела Меркель особисто запустила експеримент на термоядерному реакторі Wendelstein 7-X


Власне, сама термоядерна реакція на Wendelstein 7-X, яка проходила при температурі 80 млн. градусів Цельсія, дозволила утримувати отриману з водню плазму магнітним полем протягом «лічених секунд». Таку інформацію автори експерименту давали в офіційному прес-релізі.

На цьому тлі новина з Китаю прозвучала як грім серед ясного неба. Китайські фізики з Інституту фізики в Хефей (провінція Янсі), здійснили реакцію, яка дозволила зробити плазму з водню при температурі 49,9 млн. градусів Цельсія і утримувати її протягом вражаючих 102 секунд.

Справжній успіх

Якщо успіх німецьких фізиків можна було назвати успішним експериментом, то досягнення їхніх китайських колег вже є справжнім проривом. Оскільки їх робота не тільки доводить можливість отримання плазми з водню, але і наочно показує, що можливе утримання плазми в нагрітому стані протягом значного часу. А це і є ключ до термоядерної енергетики.

Гонитва за контрольованою термоядерною реакцією триває вже багато десятиліть, зазначає оглядач ScienceAlert Бек Крю. «Якщо ми навчимося виробляти і утримувати водневу плазму, ми зможемо отримувати екологічно чисту і фактично нічим не обмежену енергію на зразок тієї, яка живить наше Сонце», - пояснює Крю.

Довгі роки вважалося, що основними учасниками цієї погоні є європейські фізики, які відпрацьовували технологію токомаком (реактор ITER у Швейцарії) і стелараторів (Wendelstein 7-X в Німеччині). Також серйозні дослідження в цій галузі проводяться в США.

Дослідження ведуться багато років і обходяться платникам податків у багато мільярдів євро. Досягнення досі були вражаючими, але все ж таки більшою мірою теоретичними. Реактор ITER, приміром, у 2012 році дозволив нагріти плазму до феноменальних 4 трильйонів градусів Цельсія (це в 250 тисяч разів більше, ніж температура в центрі Сонця).

Німецькі фізики з Інституту плазми їм. Макса Планка змогли отримати і утримувати протягом часток секунди плазму з гелію в ході експерименту в грудні 2015 року. А 3 лютого була вперше отримана воднева плазма при температурі 80 млн. градусів Цельсія.

Тим не менш, «лічені секунди» утримання плазми — дуже малий результат, щоб говорити про початок практичного освоєння термоядерної реакції.

На цьому тлі 102 секунди, отримані на китайському реакторі з символічною назвою EAST, здаються вічністю. Навіть незважаючи на те, що температура реакції була майже вдвічі нижчою від тієї, яку досягли німецькі фізики.

49,9 млн. градусів Цельсія — температура верхніх шарів Сонця — також достатня для здійснення термоядерної реакції.

Саме здатність утримувати плазму всередині реактора і не давати їй стикатися зі стінками, є запорукою можливості вилучення високоенергетичних частинок і теплової енергії, пояснює Крю.

Бажана реакція

Традиційна ядерна реакція, в ході якої нейтрони відокремлюються від атомів, виділяє величезну кількість енергії, однак побічним ефектом тут є радіоактивні відходи. Вони вимагають вилучення, утилізації, а це обходиться дорого. Так і в цілому весь процес не можна назвати безпечним, підтвердженням чого є Чорнобиль та Фукусіма.

Термоядерна реакція, суть якої полягає у виділенні енергії при об'єднанні атомів, також виділяє величезну кількість енергії — в мільйони разів більше, ніж згоряння вугілля. Але при цьому ніяких радіоактивних відходів немає.


Китайский реактор смог удерживать плазмы в десятки раз дольше, чем немецкий / Institute of Plasma Physics Chinese Academy of Sciences
Китайський реактор зміг утримувати плазми в десятки разів довше, ніж німецький / Institute of Plasma Physics Chinese Academy of Sciences


Головною проблемою термоядерної реакції є потреба у високих температурах. Для звичайної ядерної реакції потрібно нагрівання вихідних елементів лише до кількох сотень градусів Цельсія. Для термоядерної — потрібно відтворення умов, які існують всередині зірок. Іншими словами, мова йде про мільйони градусів Цельсія.

Так, німецькі вчені вважають, що для стійкої реакції потрібно досягти температури 100 млн градусів Цельсія. Китайські вчені ставлять перед собою аналогічну мету.

Власне, самі китайці не вважають свій експеримент вдалим. 50 млн. градусів Цельсія і 102 секунди — відчутно менше, ніж заявлені перед початком експерименту цілі — 100 млн. градусів Цельсія і 1000 сек утримання плазми. Таку інформацію публікують китайські ЗМІ.

Серед західних вчених зустрічаються і скептики, які вважають, що заяви з комуністичних газет можуть бути і пропагандистським ходом. Вони з нетерпінням чекають публікації наукових робіт, які детально показують хід експерименту.

Однак, якщо все йде саме так, як пишуть ЗМІ, то у світі сучасної фізики в відчайдушній сутичці зійдуться німецькі, і китайські вчені. Перші змогли досягти більш високої температури, але їм потрібно вдосконалювати утримання плазми. Другим, навпаки, потрібно підвищувати температуру реакції.

Коментарі

1000

Правила коментування
Показати більше коментарів

Останні новини

ТОП-3 блога

Фото

ВІДЕО

Читайте на НВ style

Наука ТОП-10

Погода
Погода в Киеве

влажность:

давление:

ветер: