Всё человечество ждало этого момента: учёные удержали солнце и сделали шаг к бесконечной энергии

Германия вновь подтвердила статус лидера в области исследований ядерного синтеза. На установке Wendelstein 7-X в Грайфсвальде удалось удерживать стабильную плазму целых 43 секунды — дольше, чем когда-либо прежде. Этот результат стал важной вехой на пути к созданию безопасного и практически неисчерпаемого источника энергии.

Как был установлен рекорд

Рекорд стал возможен благодаря сочетанию точного контроля, инновационных технологий подачи топлива и улучшенного охлаждения. В плазму ввели около 90 миниатюрных гранул замороженного водорода — каждая размером всего 1 миллиметр. Затем мощные микроволновые установки нагрели вещество до 20-30 миллионов градусов по Цельсию, воспроизводя условия, близкие к происходящим внутри звёзд.

"Новый рекорд — это огромное достижение международной команды и демонстрация потенциала Wendelstein 7-X", — отметил руководитель проекта Томас Клингер, Институт физики плазмы Общества Макса Планка.

Что делает этот эксперимент особенным

Учёные оценивают эффективность синтеза по так называемому тройному продукту, который объединяет три ключевых параметра — плотность плазмы, температуру и время удержания энергии. Чтобы реакция стала самоподдерживающейся, все эти параметры должны быть высокими одновременно — именно этого и удалось достичь в новом эксперименте.

Длительность импульса в 43 секунды позволила исследователям проверить, насколько устойчивы стенки реактора, как работает система подачи топлива и можно ли стабилизировать плазму без резких перепадов температуры.

Как работает система подачи топлива

В эксперименте использовалась инновационная технология дозаправки — инжектор, разработанный в Национальной лаборатории Ок-Ридж (ORNL, США). Устройство формирует тонкую нить замороженного водорода, от которой с высокой точностью отрезаются гранулы и подаются в плазму в нужном ритме.

Такая система выполняет сразу две задачи:

• поддерживает оптимальную плотность плазмы без снижения температуры;

• очищает активную зону от примесей, которые могли бы мешать реакции.

Подобная технология станет основой для будущих промышленных реакторов, где потребуется непрерывная подача топлива без остановки процесса.

Точность измерений и международное сотрудничество

Чтобы подтвердить результаты, использовался целый комплекс высокоточных инструментов.

• Принстонская лаборатория физики плазмы предоставила рентгеновский спектрометр для измерения температуры ионов.
• Институт физики высоких энергий разработал интерферометр, определяющий плотность электронов.
• Дополнительные датчики регистрировали время удержания энергии и потери тепла.

Все данные были синхронизированы и откалиброваны для длительных импульсов, что делает результаты максимально достоверными.

Почему стелларатор — альтернатива токамаку

Wendelstein 7-X относится к типу стеллараторов — установок, где плазма удерживается магнитным полем сложной трёхмерной формы. В отличие от токамаков, они могут работать непрерывно, без импульсов и без риска для стабильности разряда.

Цена такой устойчивости — сложнейшая геометрия и дорогие катушки, однако новый рекорд подтвердил, что оптимизированная конструкция действительно работает. Теперь задача исследователей — научиться удерживать плазму дольше и при более высокой плотности.

Сравнение: Wendelstein 7-X и другие установки

Следующие шаги

Инженеры продолжают совершенствовать систему нагрева и вводят новые режимы подачи гранул, чтобы сделать процесс максимально плавным. Одновременно ведётся работа по защите стенок реактора от перегрева и накопления примесей.

Цель ближайших лет — достичь высокого коэффициента β (бета) — отношения давления плазмы к магнитному. Сейчас он равен 3 %, но для будущих энергетических реакторов нужно достичь 5 % без потери стабильности.

"Мы хотим показать, что стелларатор способен работать так же надёжно, как электростанция", — подчеркнул Клингер.

Ошибка → Последствия → Альтернатива

• Ошибка: слишком быстрый ввод гранул.
  Последствия: охлаждение плазмы и потеря устойчивости.
  Альтернатива: регулирование подачи в реальном времени.

• Ошибка: перегрев стенок реактора.
  Последствия: разрушение защитного покрытия.
  Альтернатива: улучшенное охлаждение и контроль потоков тепла.

• Ошибка: несогласованность диагностики.
  Последствия: искажённые данные по тройному продукту.
  Альтернатива: калибровка приборов перед каждым сеансом.

А что если…

Если бы исследователям удалось удерживать плазму не 43, а 400 секунд, это стало бы решающим доказательством того, что технология стеллараторов действительно готова к промышленному применению. Такой результат показал бы, что непрерывная работа возможна без потери стабильности и разрушения стенок реактора.

Плюсы и минусы стеллараторов

FAQ

Что такое критерий Лоусона?
Это минимальные значения температуры, плотности и времени удержания, при которых плазма начинает выделять больше энергии, чем поглощает.

Почему используется водород?
Водород безопасен для экспериментов и позволяет отработать технологии перед переходом к дейтерию и тритию.

Когда появятся рабочие термоядерные станции?
Оптимистичный прогноз — 2040-е годы, при условии успешных испытаний в Wendelstein 7-X и проекте ITER во Франции.

Мифы и правда

• Миф: термоядерный синтез — это тот же ядерный взрыв.
  Правда: синтез не использует деление атомов и не создаёт радиоактивных отходов.

• Миф: плазма может "вырваться" из реактора.
  Правда: магнитное поле удерживает её внутри; при сбое она мгновенно охлаждается и исчезает.

• Миф: такие эксперименты опасны для окружающей среды.
  Правда: они безопаснее большинства промышленных производств и не выделяют CO₂.

Три интересных факта

1. Плазма W7-X горячее солнечного ядра почти в три раза.

2. Энергия одного грамма водорода, при полном синтезе, эквивалентна сгоранию 11 тонн угля.

3. Катушки Wendelstein 7-X уникальны — каждая имеет индивидуальную форму и собиралась вручную на протяжении нескольких лет.

Исторический контекст

Работы по управляемому термоядерному синтезу начались в середине XX века, когда учёные пытались "воссоздать солнце в лаборатории". Первые токамаки появились в СССР, затем в Великобритании и Японии. Германия сделала ставку на стелларатор — более сложную, но стабильную конструкцию. Проект Wendelstein 7-X стартовал в 2005 году, а первый плазменный запуск состоялся в 2015-м. Новый рекорд 2025 года стал доказательством, что путь к чистой энергии звёзд становится всё реальнее.