Вече повече от половин век учени от целия свят се опитват да запалят на Земята частица от изкуствено Слънце – да създадат условия за самоподдържаща се термоядрена реакция. Всеки път решението се изплъзваше – плазмата, нагрята до стотици милиони градуси е прекалено капризна и неуправляема. Все още няма решение на тази задача, но с всяка нова инсталация приближава момента, в който човечеството ще може да разполага с практически неизчерпаем източник на чиста енергия от термоядрен синтез.
В тази връзка, на конференцията по термоядрена енергетика, която се провежда тези дни в Шанхай, китайски учени разкриха някои подробности за проекта „Huanliu-4“ – инсталация от ново поколение, предназначена за изследване на технологиите за контролиран термоядрен синтез. Комплексът трябва да стане следващият етап в развитието на китайската програма за магнитно задържане на плазма и да доближи създаването на реактори, способни да произвеждат електроенергия чрез сливане на леки атомни ядра.Основата на „Huanliu-4“ ще бъде усъвършенстван токамак – инсталация във формата на поничка, където свръхгорещ плазмен сноп се задържа от мощни магнитни полета. В такива системи за гориво обикновено служи смес от изотопи на водорода – деутерий и тритий. При температура от порядъка на стотици милиони градуса ядрата преодоляват електростатичното отблъскване и се сливат, като отделят енергия. Основната инженерна задача се състои не само в нагряването на плазмата, но и в поддържането на стабилен режим на работа без прекомерни загуби на частици и енергия поради турбулентни процеси.
Новата инсталация е насочена към решаването на проблеми, които остават ключови за бъдещите термоядрени електроцентрали: повишаване на плътността на плазмата, удължаване на времето за нейното задържане и намаляване на повредите на вътрешните компоненти на реактора от неутронни потоци. В „Huanliu-4“ за първи път в такъв мащаб ще бъдат приложени магнитни системи на базата на високотемпературни свръхпроводници. Това ще позволи увеличаване на индукцията на магнитното поле до 25 Тесла без увеличаване на размерите на инсталацията, което в перспектива може да се отрази положително на икономическата ефективност на бъдещите термоядрени електроцентрали.
За производството на магнити до 2028 година ще бъде създадена специална производствена линия. До юли следващата година разработчиците на проекта „Huanliu-4“ ще се преместят в нова производствена сграда с площ 500 квадратни метра, където ще се изработват елементите на реактора. Основите на необходимите технологии се разработват в рамките на друг проект – CRAFT (Comprehensive Research Facility for Fusion Technology) в Хефей.
Очаква се инсталацията да бъде сглобена в началото на 2030-те години. Тя няма да произвежда електроенергия, а ще бъде един от последните инженерни етапи преди създаването на първата демонстрационна термоядрена електроцентрала. Освен използването на високотемпературни свръхпроводници, проектът „Huanliu-4“ ще позволи да се тестват нови методи за защита на първата стена на реактора от въздействието на неутрони, както и технологии за управление на плазмата с използване на изкуствен интелект.