В США испытали установку для термоядерного синтеза без гигантских магнитов

Американская компания American Fusion подготовила новое вакуумное оборудование для продолжения экспериментов с термоядерной установкой Texatron. Разработчики проверяют альтернативный подход к синтезу дейтерия и гелия-3, при котором плазму на короткое время сжимают мощными электромагнитными импульсами вместо использования гигантских сверхпроводящих магнитов.

Texatron задуман как модульная система мощностью от 1 до 500 МВт. Сейчас компания проверяет, удастся ли стабильно создавать внутри установки экстремальные условия, необходимые для термоядерного синтеза.

В обычных токамаках плазму удерживают магнитным полем достаточно долго, чтобы в ней могла поддерживаться реакция. Texatron работает иначе. Он создает мощный электромагнитный импульс длительностью всего несколько микросекунд и за это время резко сжимает плотный столб плазмы.

Предыдущие испытания показали, что внутри установки удавалось многократно создавать давление около 100 000 атмосфер. Для сравнения, это примерно в 100 000 раз выше атмосферного давления на поверхности Земли.

При таких условиях плазма должна нагреваться до огромных температур. В расчетах для двух вариантов установки использовалась температура около 700 млн К и время удержания плазмы в одну микросекунду.

Расчеты показали, что один импульс теоретически может дать около 3,9 кДж тепловой энергии. Из-за крайне короткой продолжительности импульса это соответствует пиковой мощности около 3,9 ГВт.

Для версии мощностью 5 МВт диаметр камеры увеличивают до около 58 см, а плазменного столба — до 5,08 см. Объем плазмы возрастает более чем в восемь раз. Модель дает около 32,6 кДж энергии за импульс и пиковую мощность 32,6 ГВт.

Однако это пока только расчетные показатели. Они не означают, что установка уже производит электричество или вырабатывает больше энергии, чем потребляет.

Главная задача следующего этапа — выяснить, насколько устойчивой остается плазма при таких экстремальных условиях. Новая вакуумная система позволит проводить эксперименты при температурах от 50 до 200 кэВ.

«Термоядерный синтез в конечном итоге определяется совокупным состоянием плазмы, а не каким-либо одним измерением, и именно поэтому наша программа испытаний последовательно проходит один этап за другим», — сказал технический директор American Fusion Джон Э. Бранденбург.

Чтобы установка стала источником энергии, ей еще предстоит достичь условий, при которых самонагрев плазмы сможет компенсировать потери. Это называют выполнением критерия Лоусона.

«Получение воспроизводимых импульсов плазмы под высоким давлением — важная часть пути, который мы наметили для Texatron», — добавил Бранденбург.

На крупнейшем в мире токамаке установили 1100-тонный модуль для удержания плазмы

Российский сверхпроводник побил рекорды и приблизил термоядерный синтез к реальности

Подписывайтесь и читайте «Науку» в MAX