Новый мировой рекорд корейского искусственного солнца: 20 секунд при 100 млн градусов
Южнокорейский токамак KSTAR установил мировой рекорд: учёным удалось удержать плазму с температурой ионов более 100 млн градусов Цельсия в магнитном поле в течение 20 секунд. Об этом объявил исследовательский центр KSTAR в Корейском институте термоядерной энергии (KFE) совместно с Сеульским национальным университетом (SNU) и Колумбийским университетом США.
Credit: National Research Council of Science & Technology
Для сравнения — новый китайский токамак HL-2M теоретически позволит разогревать плазму до 150 млн градусов, но удержать её будет способен только около 10 секунд. Экспериментальный термоядерный реактор KSTAR функционирует с 2008 года и выступает одной из немногих установок в мире, обладающих полностью сверхпроводящими магнитными катушками (они выполнены из станнида триниобия и ниобий-титана и охлаждаются до температуры 4 кельвина). Физики, работающие с этим токамаком постоянно увеличивают время удержания и температуру плазмы. Например, в прошлом году им удалось достичь только 8 секунд, а в эксперименте 2018 года KSTAR впервые достиг температуры ионов плазмы 100 млн градусов при времени удержания 1,5 секунды.
Jong-Kyu Park, Princeton Plasma Physics Laboratory
Чтобы на Земле воссоздать термоядерные реакции, которые происходят на Солнце, изотопы водорода должны быть помещены внутрь реактора вроде KSTAR, который позволяет довести вещество до состояния плазмы — в нём ионы и электроны разделены, а ионы нагреваются и поддерживаются при высоких температурах.
До сих пор другие термоядерные реакторы кратковременно удерживали плазму при температуре 100 млн градусов или выше. Ни один из них не преодолел барьер, позволяющий поддерживать операции в течение 10 и более секунд. Это предел работы устройства с нормальной проводимостью, и было трудно поддерживать стабильное состояние плазмы в термоядерном реакторе при столь высоких температурах в течение относительно длительного времени. Чтобы добиться этого исследователи в своих экспериментах улучшили показатели режима с внутренним транспортным барьером (ITB, Internal Transport Barrier).
Директор Исследовательского центра KSTAR в KFE Си-Ву Юн (Si-Woo Yoon) считает достижение важной вехой к обузданию энергии плазмы на пути к созданию в будущем коммерческого термоядерного реактора. Ожидается, что в 2021 году будет произведена замена углеродных внутрикамерных элементов токамака на вольфрамовые. И к 2025 году учёные надеются добиться на KSTAR удержания плазмы в течение 300 секунд.
