Қазіргі уақытта басқарылатын термоядролық синтез классикалық атом электр станциялары мен тіпті қазба отынының орнын басу ретінде жиі болжанады, алайда, бұл бағыттағы бірқатар маңызды жетістіктерге қарамастан, термоядролық реактордың бірде -бір жұмыс прототипі әлі көрсетілмеген. Францияда (ЕО, Ресей, Қытай, Үндістан және Корея Республикасы қатысады) бірінші халықаралық термоядролық реактордың құрылысы жобаның бастапқы сатысында тұр. Бұл ретте американдық Lockheed Martin корпорациясы, сондай -ақ Массачусетс технологиялық институтының (MIT) өкілдері болып табылатын зерттеушілер тобы тиімді термоядролық реактор құру бойынша жұмыс жүргізуде. Бұл MIT сарапшылары 2015 жылдың тамызында өте жинақы токамактың жаңа жобасын әзірлегенін жариялады.
Токамак магниттік катушкалармен тороидальды камераны білдіреді. Бұл басқарылатын термоядролық синтездің ағымы үшін қажетті шарттарға жету үшін плазманы құруға арналған торус тәрізді құрылғы. Токамак идеясының өзі кеңестік физиктерге тиесілі. Өндірістік мақсаттар үшін басқарылатын термоядролық синтезді қолдану туралы ұсынысты, сондай-ақ электр өрісінің жоғары температуралы плазманың жылу оқшаулауын қолданатын нақты схеманы алғаш рет 1950 жылы ортада жазылған еңбегінде физик О. А. Лаврентьев тұжырымдады. Өкінішке орай, бұл жұмыс 1970 жылдарға дейін «ұмытылды». Токамак терминін академик Курчатовтың шәкірті И. Н. Головин енгізді. Дәл қазір ITER халықаралық ғылыми жобасы аясында жасалып жатқан токамак реакторы.
Францияда ITER термиялық реакторын құру жұмыстары баяу жүріп жатқанда, Массачусетс технологиялық институтының американдық инженерлері ықшам синтездік реактордың жаңа конструкциясын ұсынды. Мұндай реакторлар, олар айтқандай, коммерциялық пайдалануға 10 жылда ғана берілуі мүмкін. Сонымен қатар, термоядролық энергия өзінің үлкен өндірілген қуаты мен сарқылмайтын сутегі отынымен ондаған жылдар бойы тек қана арман мен қымбат зертханалық тәжірибелер мен эксперименттердің сериясы болып қала берді. Бірнеше жылдар бойы физиктер тіпті: «Термоядролық синтездің практикалық қолданылуы 30 жылдан кейін басталады, және бұл кезең ешқашан өзгермейді» деген әзілге де ие болды. Осыған қарамастан, Массачусетс технологиялық институты энергияда көптен күткен серпіліс небәрі 10 жылда болады деп есептейді.
MIT инженерлерінің сенімі магнитті құру үшін жаңа өткізгіш материалдарды қолдануға негізделген, ол қол жетімді өткізгіш магниттерге қарағанда айтарлықтай кіші және қуатты болады. MIT плазмалық және синтездік орталығының директоры, профессор Деннис Уайттың айтуынша, сирек кездесетін барий мыс тотығы (REBCO) негізінде сатылатын жаңа өткізгіш материалдарды қолдану ғалымдарға ықшам және өте қуатты магниттерді жасауға мүмкіндік береді. Ғалымдардың пікірінше, бұл магнит өрісінің күші мен тығыздығына қол жеткізуге мүмкіндік береді, бұл плазмалық қамауда әсіресе маңызды. Жаңа өткізгіш материалдардың арқасында реактор, американдық зерттеушілердің пікірінше, қолданыстағы жобаларға қарағанда әлдеқайда ықшам болады, атап айтқанда, қазірдің өзінде аталған ITER. Алдын ала есептеулер бойынша, ITER -мен бірдей қуатта жаңа термоядролық реактордың диаметрі жарты болады. Осының арқасында оның құрылысы арзан әрі жеңіл болады.
Термоядролық реактордың жаңа жобасының тағы бір басты ерекшелігі-барлық заманауи токамактардың негізгі «шығыс материалы» болып табылатын дәстүрлі қатты күйдегі материалды алмастыратын сұйық көрпелерді қолдану, себебі олар негізгі нейтрондық ағынды қабылдайды. оны жылу энергиясына айналдырады. Сұйықтықты ауыстыру едәуір массалы және салмағы 5 тоннаға жуық мыс корпустарындағы бериллий кассеталарына қарағанда әлдеқайда оңай ауыстырылатыны хабарланды. Бұл ITER халықаралық эксперименттік термоядролық реакторының дизайнында қолданылатын бериллий кассеталары. Жобада жұмыс істейтін MIT -тің жетекші зерттеушілерінің бірі Брэндон Сорбом 3 -тен 1 -ге дейінгі аймақтағы жаңа реактордың жоғары тиімділігі туралы айтады. Сонымен қатар, өз сөзімен айтқанда, ректордың дизайны. болашақта өндірілетін энергияның жұмсалатын энергияға қатынасы 6 -дан 1 -ге дейін жетуге мүмкіндік беретін оңтайландыруға болады.
REBCO негізінде өткізгіш материалдар плазманы басқаруды жеңілдететін күшті магнит өрісін қамтамасыз етеді: өріс неғұрлым күшті болса, ядро мен плазманың көлемі соғұрлым аз болады. Нәтижесінде шағын термоядролық реактор қазіргі заманғы үлкен энергиямен бірдей энергия шығара алады. Бұл ретте ықшам қондырғыны құрастыру, содан кейін оны басқару оңай болады.
Термоядролық реактордың тиімділігі тікелей өткізгіш магниттердің күшіне тікелей байланысты екенін түсіну керек. Жаңа магниттерді тоқаш тәрізді өзегі бар токамактардың қолданыстағы құрылымында да қолдануға болады. Сонымен қатар, басқа да бірқатар жаңашылдықтар болуы мүмкін. Айта кету керек, қазіргі уақытта Францияда, Марсельге жақын жерде салынып жатқан, құны 40 миллиард доллар болатын үлкен эксперименттік токамак ITER суперөткізгіштер саласындағы прогресті есепке алмады, әйтпесе бұл реактордың көлемі екі есе үлкен болар еді жасаушыларға әлдеқайда арзанға түседі және тезірек салынар еді. Дегенмен, ITER -ге жаңа магниттерді орнату мүмкіндігі бар және бұл болашақта оның қуатын едәуір арттыра алады.
Магнит өрісінің күші басқарылатын термоядролық синтезде шешуші рөл атқарады. Бұл күшті бірден 16 есе көбейту синтез реакциясының қуатын арттырады. Өкінішке орай, жаңа REBCO суперөткізгіштері магнит өрісінің күшін екі есе арттыра алмайды, бірақ олар әлі де синтездеу реакциясының қуатын 10 есе арттыра алады, бұл да тамаша нәтиже. Профессор Деннис Уайттың айтуынша, шамамен 100 мың адамды электр энергиясымен қамтамасыз ете алатын термоядролық реакторды шамамен 5 жыл ішінде салуға болады. Бұған қазір сену қиын, бірақ жаһандық жылыну процесін тоқтата алатын энергияның дәуірлік серпілісі салыстырмалы түрде тез жүруі мүмкін. Сонымен қатар, MIT бұл жолы 10 жыл әзіл емес, алғашқы операциялық токамактардың пайда болуының нақты күні екеніне сенімді.
