В мире термоядерного синтеза есть два главных игрока — токамаки и стеллараторы. Первые проще устроены, поэтому их изучают уже несколько десятилетий. Вторые сложнее, но теоретически могут быть стабильнее и эффективнее. Немецкий стелларатор Wendelstein 7-X (W7-X), созданный Институтом физики плазмы имени Макса Планка, как раз доказывает, что эта теория работает.

22 мая 2024 года команда W7-X установила мировой рекорд для длительных плазменных разрядов — удержала ключевой параметр термоядерной реакции (тройное произведение, о нем ниже) на рекордном уровне целых 43 секунды.

Для сравнения: токамаки вроде японского JT-60U или европейского JET показывали лучшие результаты, но только в коротких импульсах — несколько секунд. А для реальной электростанции важна именно длительность.

Как этого добились

• Впервые использовали пеллетный инжектор — устройство, которое «стреляет» в плазму замороженными гранулами водорода, подпитывая ее. Его разработали в американской лаборатории Ок-Ридж.
• Нагревали плазму микроволнами (до 30 миллионов градусов) и одновременно точно дозировали подачу топлива.
• Снизили магнитное поле на 30%, чтобы увеличить давление плазмы — это критически важно для будущих реакторов.

Что еще удалось

• Выделили 1,8 гигаджоуля энергии за один разряд (предыдущий рекорд — 1,3).
• Достигли ионной температуры в 40 миллионов градусов — это близко к условиям, необходимым для промышленного синтеза.

Это не просто цифры, — говорит профессор Томас Клингер, руководитель проекта. — Мы подтверждаем, что стеллараторы могут конкурировать с токамаками.

Стеллараторы, в отличие от токамаков, не требуют мощного тока в плазме для удержания — а значит, могут работать непрерывно, без риска срыва. Если W7-X докажет свою стабильность, это откроет путь к коммерческим термоядерным станциям, которые не будут зависеть от импульсного режима. Кроме того, успех международной коллаборации (Европа, США, Япония) показывает, что даже сложнейшие технологии можно развивать сообща — это важно для проектов вроде ИТЭР.

Однако нельзя забывать, что главная слабость стеллараторов — их чудовищная сложность. Магнитные катушки W7-X имеют форму, которую невозможно точно рассчитать без суперкомпьютеров, а изготовление занимает годы. Даже если концепция подтвердится, стоимость таких реакторов может оказаться неподъемной для массового внедрения.

Ранее мы разобрались, какие сегодня используются типы ядерных реакторов.