Aikyn.kz термоядролық синтезді басқаруда WEST токамак реакторында тіркелген рекордтық көрсеткіштің техникалық мәнін Францияның CEA комиссиясының баяндамасына сүйеніп түсіндіреді.
CEA комиссияның WEST токамак реакторы плазмалық реакцияны 22 минуттан астам уақыт бойы ұстап тұрды. Фото CEA ресми сайтынан алынды. Авторлығы: L. Godart
Франция термоядролық энергияны іздеуде жаңа белеске көтерілді – плазмалық реакцияны 22 минуттан астам уақыт бойы ұстап тұру арқылы жаңа рекорд орнатты. Бұл жетістікке 12 ақпанда француздық Атом энергиясы және баламалы энергия көздері жөніндегі комиссияның (CEA) WEST токамак реакторында қол жеткізілді.
Коммерциялық термоядролық энергетиканы іске асыру – 80 жылдан астам уақыт бойы инженерияның Қасиетті Граалі болып келеді. Қасиетті Грааль – бұл аңыз ғана емес, сонымен қатар кез келген салада адамзаттың ең үлкен мақсаты мен арманының символы. Мысалы:
термоядролық энергия – адамзаттың Қасиетті Гралі, өйткені ол шексіз таза энергия бере алады;
жасанды интеллектің саналы болуы – технология саласындағы Қасиетті Грааль;
кванттық компьютерлер – есептеу техникасының Қасиетті Граалі.
Сондықтан шексіз, таза энергияның құпиясын ашуда АҚШ, Қытай, Ресей мен Франция сияқты ірі державалар арасында жасырын бәсеке жүруде. Бір грамм сутегі изотоптары 11 тонна көмірге тең энергия беріп, практикалық термоядролық реактор адамзатқа шексіз әрі таза энергия ұсына алады. Үкіметтер мен бизнестің термоядролық энергияны шындыққа айналдыруға миллиардтаған инвестиция құюының себе осында. Алайда термоядролық синтезді Күннің ядросында немесе сутегі бомбасында жүзеге асыру оңай болғанымен, реактордың бақылаудан шықпай көп энергия өндіруі мүлде басқа мәселе.
Aikyn.kz сайты бұған дейін де термоядролық энергия туралы материалдар жариялап келеді. Оларды мына жерден оқи аласыздар:
Америкалықтар термоядролық станса жасап, шексіз энергияға қол жеткізбек
АҚШ ғалымдары термоядролық синтезді басқаруда үлкен серпіліс жасады
Ядролық реакторларда ядроның бөліну процесі қолданылса, термоядролық реакторларда (токамак) атомдарды біріктіру қиындық тудырмайды. Оны кез-келген зертханада жасауға болады.
Негізгі қиындық – атомдарды біріктіру кезінде жүретін реакцияны тұрақты ететін дұрыс жағдайлар жасау. Бұл үшін үш жағдай керек:
бірінші, 100-150 миллион °C температура қажет (Күн ядросынан 3-5 есе ыстық);
екінші, 5-10 атмосфералық қысымды ұстау;
үшінші, энергиясы жоғары плазманы кемінде 10 секунд тұрақты ұстау қажет.
Енді міне, француздар жаңа жетістіктерімен бөлісті. CEA бұл көрсеткіштен әлдеқайда жоғары нәтижеге қол жеткізген. Француз зерттеушілері Қытайда 2025 жылдың қаңтарында орнатылған 1066 секундтық рекордтан 25% асып түсті. Соңғы сынақ барысында WEST токамак реакцияны 1337 секунд (22 минут 17 секунд) бойы тұрақты ұстап тұрған.
Бұл сынақтың мақсаты – тек плазмалық реакцияны ұстап тұру ғана емес. Ол сондай-ақ реактордың плазмамен жанасатын бөлшектерінің эрозияға ұшырамауын, ластанбауын және дұрыс жұмыс істеуін қамтамасыз етуге бағытталған.
CEA-ның мәлімдемесіне сәйкес, келесі қадам – реакция уақытын бірнеше сағатқа дейін ұзарту және температураны одан әрі арттыру. WEST ешқашан коммерциялық реакторға айналмайды, бірақ осы жерде алынған мәліметтер Францияның оңтүстігінде салынып жатқан алып Халықаралық термоядролық эксперименттік реактор (ITER) жобасын жетілдіруге көмектеседі.
«WEST жаңа технологиялық белесті бағындырды – 2 МВт жылу қуатын беру арқылы сутегі плазмасын 20 минуттан астам ұстап тұрды. Эксперименттер одан әрі қуатты арттыру арқылы жалғасады. Бұл тамаша нәтиже WEST пен француз ғылыми қауымдастығына болашақта ITER-ді пайдалануда көшбасшы болуға мүмкіндік береді», – деп мәлімдеді CEA-ның іргелі зерттеулер жөніндегі директоры Анн-Изабель Этьенвр.
Термоядролық энергия туралы қарапайым сөздермен мына видеода:
Термоядролық энергия қалай алынады?
Термоядролық синтез – жеңіл атом ядроларының бірігуі нәтижесінде аса жоғары температура мен жоғары қысым жағдайында алып энергия бөлінетін ядролық реакция. Бұл процесс Күнде және жұлдыздарда үздіксіз жүреді. Қазіргі термоядролық реакторларда осы процесті ұзақ уақыт басқару жолдарын іздеген зерттеулер жүргізілуде.
Техникалық тұрғыдан, егер термоядролық синтезді басқаруға қол жетсе, ол шексіз, экологиялық таза және қауіпсіз энергия көзіне айналар еді. Термоядролық синтез үшін шикізат ретінде сутегі изотоптары қолданылады. Олар:
дейтерий (²H) – теңіз суынан алынады (1 литр теңіз суында шамамен 30 мг дейтерий бар);
тритий (³H) – табиғатта өте сирек кездеседі, литийді сәулелендіру арқылы өндіріледі;
гелий-3 (³He) – Ай топырағында (реголит) және ғарышта кездеседі (болашақта пайдаланылуы мүмкін).
Термоядролық энергия шикізат жағынан өте тиімді, өйткені бір грамм сутегі изотоптары 11 тонна көмірге тең энергия береді.
Қазақстандық токамак – КТМ
Қазақстанда термоядролық технологияларда қолдануға болатын материалдарды зерттеуге арналған КТМ токамагы бар. Токамак Курчатов қаласында орналасқан. Ол 100 миллион °C-қа дейінгі плазманы 5-10 секунд бойы ұстай алады, магниттік өріс күші 3.5 Тесла, отыны дейтерий (²H).
Қазақстандық токамакта ITER-де қолданылатын плазмаға төзімді материалдар сыналады. Бұл жоба арқылы Қазақстан ITER-дің маңызды серіктесінің бірі болып отыр.
Француздық инженерлердің жетістігі туралы материалдың толық нұсқасымен Атом энергиясы және баламалы энергия көздері жөніндегі комиссияның (CEA) сайтынан танысуға болады.
Сараптама, зерттеу мақала, күнделікті өзекті ақпаратты «Айқынның» TELEGRAM арнасынан табасыз.