Безмежна енергія все ближче: у США побудують першу у світі термоядерну електростанцію

Американська компанія Commonwealth Fusion Systems має намір побудувати першу у світі термоядерну електростанцію в штаті Вірджинія, США. Ця електростанція вироблятиме термоядерну енергію, тобто ту саму енергію, яка допомагає існувати зіркам, зокрема й нашому Сонцю, пише New Atlas.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Компанія Commonwealth Fusion Systems обрала ділянку площею 40,5 гектарів у штаті Вірджинія, США, для будівництва першої у світі термоядерної електростанції під назвою ARC. Ця електростанція повинна постійно виробляти 400 мегават чистої і практично безмежної енергії, починаючи з початку 2030-х років.

У ядерних реакторах на звичайних АЕС вироблення електроенергії відбувається за допомогою поділу ядра атома. Але в термоядерних реакторах відбувається синтез або злиття ядер атомів. У результаті виділяється в 4 рази більше енергії, ніж під час ядерного поділу. Термоядерний синтез атомів водню з виробництвом гелію відбувається в ядрі зірок, зокрема й Сонця. Коли термоядерний синтез припиняється через відсутність водню, то зірки вмирають.

Ядерні реактори створюють небезпечні радіоактивні відходи як побічний продукт виробництва електроенергії. Але термоядерні реактори, що використовують як паливо ізотопи водню тритій і дейтерій, створюють безпечний гелій. Тому термоядерна енергія вважається чистою і практично безмежною.

Лише наприкінці 2022 року американські фізики змогли під час експерименту вперше отримати під час термоядерного синтезу більше енергії на виході, ніж було витрачено на створення цього синтезу. Відтоді вчені по всьому світу поступово покращують результати отримання термоядерної енергії, хоча вважається, що ще рано говорити про промислове виробництво термоядерної енергії.

На початку цього року вчені з Південної Кореї домоглися утримання плазми в стабільному стані протягом 48 секунд в експериментальному термоядерному реакторі KSTAR. Це величезний прорив у процесі отримання термоядерної енергії.

Для запуску і підтримки термоядерного синтезу в реакторі потрібно утримувати в стабільному стані плазму, нагріту до температури приблизно 100 млн градусів Цельсія. Якщо в ядрі Сонця плазму утримують за допомогою найсильнішої гравітації нашої зірки, то в термоядерному реакторі для цього потрібні дуже сильні магніти, що створюють потужне магнітне поле. Будь-яке порушення технологічного процесу призведе до того, що плазма швидко охолоне і термоядерний синтез припиниться.

Електростанція ARC для виробництва енергії використовуватиме термоядерний реактор у формі тора типу токамак, який отримав назву SPARC. Цей реактор матиме дуже сильні магніти і зможе підтримувати гарячу плазму в стабільному стані для підтримки термоядерного синтезу. Як паливо планується використовувати тритій.

У компанії Commonwealth Fusion Systems заявили, що їхня термоядерна електростанція, яка не продукує радіоактивних відходів, зможе забезпечити чистою енергією 150 000 будинків. Розрахунки показують, що один грам тритію дає змогу виробляти стільки ж енергії, скільки 9 тонн вугілля на теплових електростанціях.

Але доведеться ще подолати деякі труднощі, зокрема, пов'язані із забезпеченням потужним захистом внутрішньої частини реактора, який може зруйнуватися через гарячу плазму. Також потрібно домогтися дуже тривалого утримання плазми в стабільному стані всередині реактора.

Якщо все піде за планом, то масштабне виробництво безмежної і чистої термоядерної енергії вже в найближчому майбутньому стане реальністю.

Як уже писав Фокус, космічний апарат NASA торкнеться Сонця і встановить рекорди. Сонячний зонд "Паркер" набере найбільшу швидкість серед усіх космічних апаратів і наблизиться до Сонця на максимально близьку відстань.

Також Фокус писав про те, що вчені створили новий металевий сплав, який дасть змогу термоядерним реакторам не піддаватися руйнуванню під час виробництва термоядерної енергії.