Безграничная энергия все ближе: в США построят первую в мире термоядерную электростанцию

Американская компания Commonwealth Fusion Systems собирается построить первую в мире термоядерную электростанцию в штате Вирджиния, США. Эта электростанция будет вырабатывать термоядерную энергию, то есть ту же энергию, которая помогает существовать звездам, в том числе и нашему Солнцу, пишет New Atlas.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Компания Commonwealth Fusion Systems выбрала участок площадью 40,5 гектаров в штате Вирджиния, США, для строительства первой в мире термоядерной электростанции под названием ARC. Эта электростанция должна постоянно вырабатывать 400 мегаватт чистой и практически безграничной энергии, начиная с начала 2030-х годов.

В ядерных реакторах на обычных АЭС выработка электроэнергии происходит с помощью деления ядра атома. Но в термоядерных ректорах происходит синтез или слияние ядер атомов. В результате выделяется в 4 раза больше энергии, чем при ядерном делении. Термоядерный синтез атомов водорода с производством гелия происходит в ядре звезд, в том числе и Солнца. Когда термоядерный синтез прекращается из-за отсутствия водорода, то звезды умирают.

Ядерные реакторы создают опасные радиоактивные отходы в качестве побочного продукта производства электроэнергии. Но термоядерные реакторы, использующие в качестве топлива изотопы водорода тритий и дейтерий, создают безопасный гелий. Поэтому термоядерная энергия считается чистой и практически безграничной.

Только в конце 2022 года американские физики смогли во время эксперимента впервые получить во время термоядерного синтеза больше энергии на выходе, чем была затрачено на создание этого синтеза. С тех пор ученые по всему миру постепенно улучшают результаты получения термоядерной энергии, хотя считается, что еще рано говорить о промышленном производстве термоядерной энергии.

В начале этого года ученые из Южной Кореи добились удержания плазмы в стабильном состоянии в течение 48 секунд в экспериментальном термоядерном реакторе KSTAR. Это огромный прорыв в процессе получения термоядерной энергии.

Для запуска и поддержания термоядерного синтеза в реакторе нужно удерживать в стабильном состоянии плазму, нагретую до температуры примерно 100 млн градусов Цельсия. Если в ядре Солнца плазма удерживается с помощью сильнейшей гравитации нашей звезды, то в термоядерном реакторе для этого нужны очень сильные магниты, создающие мощное магнитное поле. Любое нарушение технологического процесса приведет к тому, что плазма быстро остынет и термоядерный синтез прекратится.

Электростанция ARC для производства энергии будет использовать термоядерный реактор в форме тора типа токамак, который получил название SPARC. Этот реактор будет иметь очень сильные магниты и сможет поддерживать горячую плазму в стабильном состоянии для поддержания термоядерного синтеза. В качестве топлива планируется использовать тритий.

В компании Commonwealth Fusion Systems заявили, что их термоядерная электростанция, не производящая радиоактивных отходом, сможет обеспечить чистой энергией 150 000 домов. Расчеты показывают, что один грамм трития позволяет производить столько же энергии, сколько 9 тонн угля на тепловых электростанциях.

Но придется еще преодолеть некоторые трудности, в частности, связанные с обеспечением мощной защитой внутренней части реактора, который может разрушиться из-за горячей плазмы. Также нужно добиться очень длительного удержания плазмы в стабильном состоянии внутри реактора.

Если все пойдет по плану, то масштабное производство безграничной и чистой термоядерной энергии уже в ближайшем будущем станет реальностью.

Как уже писал Фокус, космический аппарат NASA коснется Солнца и установит рекорды. Солнечный зонд "Паркер" наберет самую большую скорость среди всех космических аппаратов и приблизится к Солнцу на максимально близкое расстояние.

Также Фокус писал о том, что ученые создали новый металлический сплав, который позволит термоядерным реакторам не подвергаться разрушению во время производства термоядерной энергии.