DigitalArtSpace

В китайском городе Чэнду установка HL-3 продемонстрировала выдающийся результат: температура ионов в плазме достигла рекордных 100 миллионов градусов Цельсия (10,1 кэВ), а эффективность удержания энергии оказалась близка к порогу, необходимому для начала работы реактора термоядерного синтеза. Достичь таких показателей удалось в специальном режиме, который называется «горячие ионы», когда температура ионов в плазме в несколько раз превышает температуру электронов.

Успешность достижения управляемого термоядерного синтеза оценивается по «тройному произведению», которое представляет собой результат умножения трёх параметров: плотности плазмы, её температуры и времени удержания энергии. Более высокое значение этого параметра свидетельствует о приближении реактора к состоянию самоподдерживающегося синтеза, при котором высвобождаемая энергия превышает затраченную. Для установки HL-3 этот показатель достиг 0,69 × 10 ²⁰ кэВ·с/м³, что стало новым национальным достижением и сблизило результат с международным проектом ITER, реализуемым во Франции, где запланирован уровень мощности в 10 ²¹ кэВ·с/м³.

Достижение такого прогресса стало возможным благодаря модернизации систем нагрева и поддержания плазмы. В HL-3 применялась система впрыска нейтральных частиц (NBI) – потоков ускоренных атомов, которые направляются в плазму для передачи ей энергии. В ходе эксперимента пучки мощностью до 5 мегаватт повысили температуру вещества до беспрецедентных значений.

Инженеры использовали уникальную настройку, заключающуюся в смещении силовых линий магнитного поля. Это помогает стабилизировать плазму и увеличивает время её удержания. Внутри подобного поля возникают зоны с резким снижением тепловых потерь, известные как транспортные барьеры. В установке HL-3 удалось сформировать сразу два таких барьера — внутренний и внешний, что позволило удерживать энергию более продолжительное время.

Конструкция токамака отличается улучшенной геометрией: плазма внутри него имеет не только кольцевую, но и вытянутую, слегка треугольную форму. Это способствует повышению устойчивости и позволяет запасать больше энергии при заданном магнитном поле. Для управления параметрами плазмы исследователи применяли спектроскопию обмена заряда (CXRS) для определения скорости и температуры ионов, а также метод томсоновского рассеяния — технологию, при которой лазерный луч направляется в плазму, и по анализу рассеянного света измеряются температура и плотность электронов.

В ходе эксперимента №13243 были зафиксированы рекордные показатели: при работе в «горячем ионном режиме» температура достигла 10,1 кэВ, а тройное произведение составило 0,69 × 10 ²⁰ кэВ·с/м³. Даже когда плазма перешла в более спокойное состояние (так называемый L-режим), температура удержалась на уровне 9,4 кэВ, что показывает стабильность системы.

Последующие эксперименты, проводимые в рамках проекта HL-3, нацелены на решение двух основных задач: обеспечение эффективного отвода излишнего тепла и предотвращение дестабилизации при продолжительной эксплуатации. В связи с этим, предполагается проведение испытаний новых типов диверторов – особых магнитных структур, предназначенных для направления плазмы к охлаждаемым стенкам реактора и защиты его компонентов. В числе рассматриваемых вариантов – конфигурации, напоминающие «снежинку» и «триногу», которые уже продемонстрировали перспективные результаты в других токамаках.

Результаты, полученные в ходе работы HL-3, свидетельствуют о том, что Китай стремительно подходит к моменту, когда управляемый термоядерный синтез выйдет за рамки лабораторных испытаний. Данное устройство является одним из самых передовых в мире и играет ключевую роль в международной работе над созданием чистого и практически неисчерпаемого источника энергии. Согласно отчёту исследовательской группы, «проведённые эксперименты не только позволили установить новые показатели, но и создали предпосылки для разработки реакторов будущего поколения.

Похожие статьи

Новый алгоритм Дарвина-Гёделя учит искусственный интеллект самостоятельно программировать.

В США производят эффективные процессоры: тайванские чипы TSMC возвращаются на родину для завершения производства.

В продаже — новая Lada Granta с увеличенным дорожным просветом

Новые модели Kia могут появиться на российском рынке.

Недорогой аналог Toyota Camry с пробегом более 2000 км завоевал популярность

Рамный внедорожник BAW 212 T01 с мощным двигателем: «Китайский УАЗ» с комфортом.