Управляемый ядерный синтез, известный как «искусственное солнце», добился значительного прогресса.27 июня два сверхпроводящих магнита для термоядерных реакторов, самостоятельно разработанные моей страной, завершили техническую приемку и полные испытания параметров рабочего состояния. Среди них высокотемпературная сверхпроводящая центральная соленоидная катушка является ключевой частью компактного экспериментального термоядерного устройства.Устройство планируется завершить к концу 2027 года, а примерно к 2030 году оно продемонстрирует первую генерацию электроэнергии с помощью ядерного синтеза.
Чтобы смоделировать механизм выделения энергии внутри Солнца, искусственное Солнце требует нагрева топлива до сотен миллионов градусов Цельсия. Однако ни один материал не может выдерживать столь высокие температуры в течение длительного времени. На протяжении десятилетий основным методом, используемым учеными, было использование сильного магнитного удержания, чтобы «удерживать» плазму, чтобы огненный шар не ударился о стену и не погас. Что команде предстоит сделать, так это создать ключевой компонент «искусственного солнца».
В соответствии с нынешним господствующим направлением, управляемый ядерный синтез в основном использует в качестве топлива «дейтерий», легкое атомное ядро, извлеченное из морской воды. Энергия термоядерного синтеза одного литра морской воды эквивалентна 300 литрам бензина, при этом практически не образуются радиоактивные ядерные отходы и выбросы углерода. Океаны Земли содержат около 45 триллионов тонн дейтерия, термоядерного сырья, которое может поддерживать развитие человечества в течение миллиардов лет с той скоростью, с которой люди потребляют энергию. Поэтому крупнейшие развитые страны мира нацелились на «искусственное солнце», которое стало обязательной технологией.
репортер:Вы построили эту клетку, материальную и нематериальную.
Цинь Цзинган, научный сотрудник Института плазмы Хэфэйского института материаловедения Китайской академии наук:Осязаемая вещь — это ее форма, нематериальная — это магнитное поле, которое нельзя ни увидеть, ни потрогать.
репортер:Возможность контролировать их — это легендарная магия?
Цинь Цзинган:Да, похоже на магию.
Волшебство, попадающее вам в руки, представляет собой тонкую полоску высокотемпературного сверхпроводника. Сверхпроводящий слой посередине, который действительно работает, имеет толщину всего около одного микрона. Его обрабатывают, скручивают, набивают в стальные трубы и экструдируют, придавая ему форму. Когда проволока сгибается, она как будто просто меняет свою форму, но на самом деле она одновременно растягивается, сжимается и скручивается. Если какой-либо процесс выйдет из-под контроля, он может стать бесполезным.
Шесть лет назад задача, которую получил Цинь Цзинган, имела лишь общие рамки. Есть два требования: улучшить производительность и снизить цену. На тот момент еще было неизвестно, как будет определяться дизайн и откуда возьмутся материалы.
После шести лет напряженной работы магниты, протестированные на этот раз, были на 100% отечественного производства, от сырья и конструкций до оборудования и процессов. Соответственно изменилась и стоимость. Тот же сверхпроводящий материал когда-то стоил 400 юаней за метр, но сейчас цена упала до 100 юаней.
Что еще более важно, вес, размер и запас энергии этой катушки намного превышают предыдущие характеристики: вес одной катушки увеличился с 350 тонн до 580 тонн.Это означает, что энергия «искусственного солнца» в будущем будет больше.Но для Цинь Цзингана прохождение испытания на этот раз — это еще далеко не конец.
Цинь Цзинган:Учитывая то, что я только что сказал, это проверка осуществимости от проектирования материалов до обработки. Эту катушку можно использовать в устройствах. Однако с точки зрения реальной высокотемпературной сверхпроводимости, особенно применения высокотемпературной сверхпроводимости в термоядерном синтезе, я лично считаю, что мы прошли только 80% пути. Оставшиеся 20% — использовать катушку в устройстве для оценки стабильности его работы и срока службы в суровых условиях. Только если оценка будет пройдена, я думаю, путь к высокотемпературной сверхпроводимости будет завершен на 100%.
В последние годы «искусственное солнце» Китая ускоряет график обновления. В январе 2025 года полностью сверхпроводящее экспериментальное устройство токамак «Восточное суперкольцо» достигло установившегося режима работы плазмы с температурой 100 миллионов градусов по Цельсию в течение 1066 секунд, установив новый мировой рекорд.Этот прорыв в области сверхпроводящих магнитов завершил самый сложный этап в инженерной цепочке ядерного синтеза.За этим стоят усилия нескольких поколений, начиная с 1980-х годов.
репортер:Итак, после принятия, что вы делали в первый день?
Цинь Цзинган:После приемочной проверки в первый день я словно просидел в офисе часа два, молча вспоминая процесс от начала до настоящего времени.
Цинь Цзинган:Во всей команде всего около 20 человек, а женщин должно быть 8.
Цинь Цзинган:Оглядываясь назад, можно сказать, что нам действительно нравился этот процесс. С каждой неудачей мы становились всё смелее. Особенно после завершения этого эксперимента все стали увереннее. Вся тяжелая работа, весь пот и даже все слезы, которые мы пролили, не были напрасными.
Цинь Цзинган:Каждый раз, когда я делаю доклад, другие говорят, что это займет 50 лет. Когда это будет реализовано? 50 лет и 50 лет спустя, это правда, что ядерный синтез действительно сложен. Но после стольких лет разработки мы увидели свет.Поэтому мы хотим иметь возможность вырабатывать первый киловатт-час электроэнергии в 2030 году согласно текущей цели.
Цинь Цзинган:Я считаю, что еще 50 лет этого ждать точно не придется. В будущем, например, если мы назовем его демонстрационным реактором или даже коммерческим реактором, нам придется делать это шаг за шагом.