От исчерпаемых ресурсов к чистой энергии: зачем нам нужно «искусственное Солнце»?
В эпоху, когда человечество стоит перед необходимостью поиска альтернативных источников энергии, ученые особенно активно стремятся понять и воспроизвести природные явления, чтобы использовать их силу на благо человечества. Так появилась идея создания «искусственного Солнца».. Рассказываем, для чего оно нужно и какого прогресса достиг Китай в его разработке.
Что такое «искусственное Солнце»?
Это высокотехнологичный реактор, воспроизводящий процессы ядерного синтеза, которые происходят в недрах настоящего Солнца. Одним из наиболее известных проектов в этой области стал китайский EAST (Experimental Advanced Superconducting Tokamak), расположенный в провинции Аньхой. EAST был создан в 2006 году и представляет собой платформу для международных исследований и экспериментов в области термоядерного синтеза.
Этот реактор позволил ученым достичь успехов в режиме высокой изоляции, который позволяет удерживать горячую плазму внутри магнитного поля. Это стало ориентиром для разработки будущих термоядерных реакторов, включая Международный термоядерный экспериментальный реактор (ИТЭР) и китайский проект CFETR. Кроме того, ИТЭР строится на юге Франции при участии семи стран, включая Китай, который несет ответственность за 9% его строительства и эксплуатации. В будущем он должен стать крупнейшим в мире реактором магнитного удержания плазмы.
Сам процесс ядерного синтеза предполагает слияние атомов легких элементов, таких как водород, в более тяжелые. При этом выделяется колоссальное количество энергии. Однако, в отличие от природного Солнца, где высокое давление компенсирует более низкие температуры, на Земле для этого процесса требуются температуры в десятки раз выше солнечных, что делает управление плазмой крайне сложной задачей.
Для осуществления ядерного синтеза на нашей планете ученым необходимо достичь нескольких целей. К ним относятся:
- достижение температур, превышающих 100 000 000°C;
- стабильное удержание плазмы;
- обеспечение стабильной и долгосрочной работы реактора;
- точный контроль над процессом синтеза.
Сейчас основную часть энергии в мире получают, сжигая легкодоступные полезные ископаемые. Но их запасы скоро закончатся, а пока они есть (и мы их используем), окружающей среде наносится непоправимый вред. Чем скорее мы сможем 1000 секунд продержать плазму при температуре 100 000 000°C, тем скорее добьемся самоподдерживающейся, безвредной и неиссякаемой энергии.
Цель создания «искусственного Солнца» выходит далеко за рамки научных исследований. Главная задача таких реакторов — обеспечить человечество экологически чистой, безопасной и практически неисчерпаемой энергией, способной заменить традиционные источники (нефть, уголь и газ). Более того, успехи в области термоядерного синтеза открывают перспективы для новых космических исследований, обеспечивая доступ к новым видам топлива и технологий, необходимых для межзвездных полетов.
Чего уже достигло «искусственное Солнце»?
В январе 2025 года реактор установил мировой рекорд, поддерживая устойчивую плазму в течение 1066 секунд, что более чем вдвое превысило его предыдущий рекорд в 403 секунды в 2023-м. Для достижения нового уровня работы была проведена масштабная модернизация оборудования EAST. В частности, улучшения коснулись нагревательной системы. Если раньше реактор функционировал на уровне мощности, эквивалентной 70 тыс. бытовых микроволновых печей, то после обновлений этот параметр удвоился. Однако пока EAST еще не достиг состояния «зажигания», при котором термоядерная реакция начинает самостоятельно поддерживаться за счет выделяемой энергии.
Руководитель проекта Сун Юньтао отметил, что для того, чтобы термоядерные реакторы стали практическим источником электроэнергии, устройства должны стабильно работать в течение тысяч секунд, обеспечивая самоподдерживающуюся циркуляцию плазмы. Практическое использование термоядерной энергии все еще остается вопросом десятилетий, однако достижения EAST доказывают, что устойчивое производство чистой энергии, не сопровождающееся выбросами парниковых газов и образованием больших объемов ядерных отходов, становится все более реальной перспективой.
