🔖Мало что можно сделать за 48 секунд — за это время, пожалуй, вы не успеете даже дочитать этот текст до конца. Но для физиков, которые занимаются управляемыми термоядерными реакциями (УТР), эти небольшие цифры — настоящий научный рекорд.

Токамак KSTAR (Korea Superconducting Tokamak Advanced Research) — один из исследовательских термоядерных реакторов, где учёные запускают и изучают УТР. Этот «армированный бублик» с плазмой вместо начинки сконструировали в 2007 году в Южной Корее, а первую плазму он сгенерировал в 2008 году. Что такое плазма и как наблюдать её в домашних условиях, мы недавно писали.

Почему учёные борются за каждую секунду реакции? Дело в сложности организации термоядерного синтеза, который обещает человечеству более чистое и дешевое электричество. Чтобы просто запустить реакцию, плазма в реакторе должна быть разогрета до крайне высоких температур — так положительно заряженные частицы в её составе разгонятся и начнут сталкиваться друг с другом, как ядра попкорна под крышкой. Также столкновения должны происходить достаточно часто, поэтому важна и плотность плазмы.

Все это позволит лишь запустить реакцию, но для генерации энергии нужно поддерживать горение плазмы продолжительное время — речь не о минутах, а о часах. На этом фоне победные 48 секунд южнокорейского токамака кажутся каплей в море. Но к 2026 году исследователи планируют сильно прирасти в результате и обеспечить 300 секунд горения плазмы при той же температуре «семи солнц» — 100 млн градусов Цельсия.

❓Как именно физики планируют достичь «звёздных» 5 минут токамака, пока неизвестно. Но они рассказали, за счёт чего выиграли 18 секунд у своевольной плазмы с предыдущего рекорда, установленного в 2021 году. Так, значительно помогла смена плиток температурной защиты дивертора — части реактора, расположенной внизу защитной камеры токамака. Компонент удаляет продукты термоядерной реакции: горячие частицы, известные как зола. В больших концентрациях эти примеси заставляют плазму затухать, поэтому учёные ищут способы избавляться от них.

Углеводные плитки дивертора токамака KSTAR поменяли на вольфрамовые. Вольфрам — один из наиболее твёрдых и тугоплавких материалов, особо устойчив в вакууме. Благодаря его свойствам дивертор нагрелся всего на 25% от прежнего уровня, дольше времени сохраняя стабильную реакцию синтеза.

Да, иногда несколько лет упорных исследований приводят к, казалось бы, незначительному прогрессу. Но такова природа большинства мировых рекордов: каждая секунда имеет значение.

#цифрадня #материалы