Управление по атомной энергии Великобритании (UKAEA) дало старт новому масштабному этапу исследований в области термоядерного синтеза. Флагманский сферический токамак MAST Upgrade приступил к своей пятой научной кампании, что знаменует собой важный шаг на пути к созданию первого британского прототипа термоядерной электростанции и укрепляет позиции страны в авангарде мировых инноваций.
В рамках шестимесячной программы, в которой примут участие более 200 ученых из 40 международных институтов, планируется провести около 950 тщательно контролируемых плазменных импульсов. Каждый такой импульс – это короткий период, в течение которого сверхгорячая плазма удерживается внутри установки. Это позволяет собрать бесценные данные о поведении плазмы в экстремальных условиях, имитирующих процессы, происходящие на Солнце.
«Эта кампания позволит нам развить успехи, достигнутые в ходе предыдущих исследований, – пояснил Джеймс Харрисон, руководитель научной программы MAST Upgrade. – Мы видим значительный глобальный интерес к экспериментам на нашей установке, что свидетельствует о высоком уровне сотрудничества в термоядерных исследованиях. В ближайшие месяцы мы надеемся еще дальше расширить границы возможного в науке о сферических токамаках».
Энергия термоядерного синтеза, возникающая при слиянии легких атомных ядер в более тяжелые, является источником энергии звезд. В отличие от ископаемого топлива, этот процесс не производит углеродных выбросов, генерирует минимум долгоживущих радиоактивных отходов и использует практически неисчерпаемые топливные ресурсы, такие как изотопы водорода. Успешное освоение этой технологии в промышленных масштабах может обеспечить человечество почти безграничным источником чистой и надежной энергии.
Проекты, подобные MAST Upgrade, превращают теоретические разработки в инженерную реальность. Центральное место в них занимают сферические токамаки – более компактные и потенциально более экономичные варианты традиционных термоядерных установок. Нынешняя кампания призвана расширить границы их производительности и напрямую повлиять на проектирование будущих электростанций, в частности британской программы STEP Fusion.
Исследователи сосредоточатся на четырех ключевых направлениях. Во-первых, это изучение плазмы под высоким давлением для уточнения прогнозов работы будущих реакторов. Во-вторых, ученые будут совершенствовать контроль над стабильностью плазмы и потоками энергии, впервые объединив методы подавления нестабильности с передовой технологией отвода тепла Super-X. Третья задача – оптимизация конструкции диверторов, которые отводят избыточное тепло и частицы, что поможет снизить размеры и стоимость компонентов. Наконец, будет проведена проверка современных инструментов компьютерного моделирования для прогнозирования поведения плазмы.
Новый этап основан на прорывных результатах предыдущей кампании, в ходе которой удалось подавить нестабильность плазмы в сферическом токамаке и достичь рекордной мощности нагрева в 3,8 мегаватта. В ближайшие годы установка будет дополнительно модернизирована. В 2026 году будет установлена система нагрева на основе электронно-бернштейновских волн, а к 2027 году – дополнительные инжекторы, что удвоит мощность нагрева машины. MAST Upgrade станет первым сферическим токамаком, способным одновременно использовать обе технологии, открывая новые горизонты для экспериментов и приближая эру чистой термоядерной энергии.
