Британцы запустили коммерческий сферомак ST40

Tokamak Energy была основана в 2009 году при участии Калэмского центра термоядерной энергетики (Culham Centre for Fusion Energy, CCFE). В 1997 году тороидальный токамак JET, разработанный CCFE, установил мировой рекорд мощности управляемого термоядерного синтеза в 16 мегаватт — установка остается самой мощной на сегодняшний день. В отличие от JET, ST40 является более компактным, а его камера имеет форму сферы (сферомака) и работает с помощью магнитной системы из высокотемпературных сверхпроводников. Предполагается, что такой подход позволит получить устойчивый синтез по сравнению с аналогами.

Кроме того, в отличие от Международного экспериментального термоядерного реактора (ITER), который строится во Франции, и его перспективной версии DEMO, проект Tokamak Energy предполагает разработку установки меньшего размера, что повышает ее рентабельность. Так, при сопоставимой мощности, в ST40 снижена площадь плазменного шнура. В 2012 году «первую плазму» получил его прототип ST25, а спустя два года его улучшенный вариант стал первым в мире токамаком, который использовал высокотемпературную сверхпроводимость. Установка обеспечила удержание разряда невысокой плотности в течение 29 часов.

Первый запуск ST40 состоялся в апреле 2017 года. Радиус плазменного шнура в рамках испытаний составил лишь 40 сантиметров, размер камеры — 1,5×2,2 метра. В ходе тестов ученые зажгли разряд на парах лития. В ближайшее время сферомак должен быть дооснащен криостатом, элементами для нагрева плазмы и сверхпроводящей магнитной системой. После этого показатель его энергоэффективности Q, согласно расчетам, может достичь 1–2. Сейчас рекорд Q=1,25 сохраняется за классическим японским токамаком JT-60U (для самоподдержания реакции значение должно составить около 20).

Повысить температуру плазмы в сферомаке ST40 до 15 миллионов градусов Цельсия, или 1,3 килоэлектронвольта, исследователи намерены к осени текущего года. В 2018 году показатель планируется увеличить до 100 миллионов градусов Цельсия (порядка 8,6 килоэлектронвольта). Для сравнения, Q=1…2 соответствует объем энергии в 10 килоэлектронвольт. Между тем ST40 рассматривается как промежуточный этап на пути к перспективной установке ST185, строительство которой может быть завершено в 2025 году. На эту дату также назначено начало экспериментов в ITER, возведение которого должно было завершиться в 2016 году.

О запуске ST40 сообщается на сайте компании.

Tokamak Energy — не единственная частная компания, которая занимается разработками в области термоядерной энергетики. Так, в 2016 году физики из Рочестерского университета превзошли показатель энергоэффективности Национального комплекса лазерных термоядерных реакций (NIF) США — крупного инерциального термоядерного реактора. Однако до получения «первой плазмы» достаточно высокой устойчивости, температуры и плотности исследователям предстоит решить множество задач. О препятствиях, которым человек по-прежнему обязан проблемой термоядерного синтеза, читайте в нашем материале.