Современная энергетика находится на пороге глобальных изменений. С каждым годом потребность в энергии растет, но традиционные источники — нефть, газ и уголь — не только ограничены в своих запасах, но и наносят колоссальный ущерб окружающей среде. В условиях климатических изменений и необходимости сокращения выбросов углекислого газа человечество нуждается в надежном, безопасном и экологически чистом источнике энергии. Именно таким источником может стать термоядерный синтез — процесс, при котором атомы водорода сливаются в гелий, высвобождая при этом огромное количество энергии.
Однако, несмотря на
все перспективы, создание управляемой
термоядерной реакции на Земле — это
одна из самых сложных задач современной
науки. Для ее решения крупнейшие страны
мира развернули настоящую гонку,
нацеленную на достижение прорыва в
управляемом термоядерном синтезе.
Одним из участников
в этой гонке является Китай, который
активно продвигается к созданию
коммерчески жизнеспособных термоядерных
реакторов. Китайский проект Burning Plasma
Experiment Superconducting Tokamak (BEST) — это промежуточный
этап между первой генерацией китайских
токамаков Experimental Advanced Superconducting Tokamak
(EAST) и будущим демонстрационным реактором
Chinese Fusion Engineering Test Reactor (CFETR).
Проект BEST планируется
запустить уже в 2027 году, демонстрируя
первый выход на положительный
энергетический баланс. Это означает,
что реактор сможет вырабатывать больше
энергии, чем потребляет на поддержание
реакции. Надо отметить, что крупнейший
американский проект SPARC, разрабатываемый
Commonwealth Fusion Systems, планирует достичь
подобных результатов в те же сроки, что
делает соревнование между Китаем и США
еще более напряженным.
Китай
делает ставку на агрессивное развитие
термоядерных технологий, уверенно
наращивая темпы строительства не только
в рамках BEST, но и других инициатив, таких
как создание гибридного термоядерно-делительного
реактора в центральной части страны.
Эти проекты направлены на выполнение
амбициозной цели — к середине века
стать мировым лидером в области
термоядерной энергетики.
На фоне китайского
прогресса США также не стоят на месте.
Американские ученые из Техасского
университета в Остине, Национальной
лаборатории Лос-Аламоса и Type One Energy Group
совершили прорыв в проектировании
токамаков с использованием теории
симметрии. Этот новый метод позволяет
создавать магнитные системы для удержания
плазмы в 10 раз быстрее, чем традиционные
способы.
Главная проблема в
управляемом термоядерном синтезе —
это удержание сверхгорячей плазмы в
замкнутом пространстве, чтобы она не
теряла энергию. Китай и другие страны
решают эту задачу за счет мощных
сверхпроводящих магнитов.
На протяжении
десятилетий одним из главных вызовов
в термоядерной энергетике оставалась
проблема удержания плазмы при высокой
температуре и плотности. Это требовало
сложных вычислений и мощных магнитных
полей. Однако даже самые передовые
магнитные системы не могли предотвратить
утечку высокоэнергетических альфа-частиц,
что приводило к потере энергии и
охлаждению плазмы.
В США же сделали ставку
на более точное моделирование магнитных
полей. Это позволяет существенно
сократить время проектирования и
повысить устойчивость плазмы в реакторе,
минимизируя утечки энергии.
Таким образом, США
стремятся не просто догнать, но и обогнать
Китай в гонке за термоядерную энергетику.
Новый подход позволяет инженерам
создавать более надежные и эффективные
токамаки, что существенно приближает
создание первых коммерческих реакторов.
Пока Китай и США
развивают свои национальные проекты,
международное сообщество объединилось
для реализации крупнейшего в истории
энергетического проекта — ITER, который
строится во Франции. В этом проекте
принимают участие более 30 стран, включая
Китай, США, Россию, страны Европейского
Союза, Японию, Индию и Корею.
В 2025 году ITER достиг
важного этапа: завершено строительство
крупнейшего в мире сверхпроводящего
магнита — Центрального соленоида. Этот
магнит настолько мощный, что способен
поднять авианосец. Он станет сердцем
реактора, удерживая плазму при температуре
в 150 миллионов градусов Цельсия — в
десять раз горячее, чем ядро Солнца.
На полном рабочем
режиме ITER планирует производить 500
мегаватт энергии при затратах всего 50
мегаватт на разогрев плазмы. Это
десятикратное превышение в выходе
энергии делает синтез самоподдерживающимся,
переходя в режим горящей плазмы.
Проект ITER не только
продвигает научные исследования, но и
символизирует глобальное сотрудничество
ради достижения общей цели — создания
безопасного и практически неиссякаемого
источника энергии. Успех ITER станет
доказательством того, что страны могут
объединяться для решения глобальных
вызовов, таких как энергетическая
безопасность и изменение климата.
Глобальная гонка за
термоядерную энергию набирает обороты:
Китай с амбициозным проектом BEST, США с
революционной теорией симметрии и
международный проект ITER, который
объединяет усилия крупнейших стран
мира. В этой гонке на кону — не только
лидерство в энергетике, но и глобальная
энергетическая безопасность, стабильность
климата и экономический рост.
Для Казахстана развитие
термоядерной энергетики открывает
огромные перспективы. Страна, являющаяся
одним из крупнейших производителей
урана в мире, уже активно развивает свою
ядерную энергетику. Развитие ядерной
энергетики позволит создать
научно-технический потенциал, который
позволит сделать следующий шаг в
построении уже термоядерной энергетики
страны. Это позволит не только укрепить
энергетическую безопасность страны,
но и занять лидирующие позиции в
постуглеродной экономике будущего.
