Когда я читаю о том, что китайский токамак EAST установил новый рекорд, удерживая плазму более 1000 секунд, я чувствую, как во мне загорается искра восторга. Но знаете, что меня поражает больше всего? За этим достижением стоит не только наука, но и мощная IT-составляющая, которая делает невозможное возможным.

IT в токамаке: невидимый герой

Токамак — это не просто гигантский магнитный "бублик". Это сложнейшая система, где каждая миллисекунда имеет значение. И здесь на сцену выходят IT-технологии, которые играют ключевую роль:

1. Управление данными в реальном времени.
   Токамак генерирует огромные объёмы данных: температура, давление, магнитные поля, поведение плазмы. Всё это нужно обрабатывать мгновенно, чтобы корректировать параметры и избежать сбоев. Без мощных вычислительных систем и алгоритмов это было бы невозможно.

2. Искусственный интеллект и машинное обучение.
   Анализ данных — это лишь начало. Современные ИИ-алгоритмы помогают предсказывать поведение плазмы, оптимизировать процессы и даже находить новые пути для улучшения удержания. Это как если бы у вас был суперкомпьютер, который учится на своих ошибках и становится лучше с каждой попыткой.

3. Моделирование и симуляции.
   Прежде чем запустить токамак, учёные проводят тысячи виртуальных экспериментов. Это позволяет им тестировать гипотезы, не рискуя дорогостоящим оборудованием. Благодаря IT, мы можем "играть" с термоядерным синтезом в цифровом мире, прежде чем переносить его в реальный.

4. Автоматизация и контроль.
   Токамак — это система, где каждая деталь должна работать с точностью швейцарских часов. IT-системы автоматизируют процессы, следят за параметрами и мгновенно реагируют на отклонения. Это как если бы у вас был безупречный дирижёр, который управляет оркестром из тысяч инструментов.

Как IT помогает нам покорять звёзды

Когда я думаю о том, как IT проникает в такие области, как термоядерный синтез, я испытываю смесь восхищения и трепета. Это как если бы мы взяли кусочек звезды и поместили его в лабораторию, а затем использовали технологии, чтобы приручить её.

Но знаете, что самое удивительное? IT не просто помогает нам достигать рекордов. Она меняет сам подход к науке. Раньше учёные годами проводили эксперименты, полагаясь на интуицию и удачу. Сегодня у них есть инструменты, которые позволяют им видеть дальше, думать быстрее и действовать точнее.

IT везде: от еды до термоядерного синтеза

Когда я вижу, как IT проникает во все сферы нашей жизни, от приготовления еды до покорения звёзд, я чувствую, что живу в удивительное время. Это как если бы мы вдруг осознали, что мир — это огромный пазл, а IT — это ключ, который помогает нам собрать его.

Но вместе с этим приходит и тревога. Мы становимся всё более зависимыми от технологий. Что, если однажды они подведут? Что, если мы потеряем контроль над тем, что создали?

Эмоции, которые я испытываю

Когда я читаю о таких достижениях, как рекорд EAST, я чувствую гордость за человечество. Мы — вид, который не боится мечтать о невозможном. Но в то же время я чувствую ответственность. Технологии — это мощный инструмент, но как мы его используем, зависит только от нас.

И знаете, что самое важное? Мы не должны забывать, что за каждой технологией стоят люди. Люди, которые мечтают, ошибаются, учатся и снова мечтают. Именно они делают мир лучше.

IT — это не просто инструмент, это часть нас

IT — это не просто код, алгоритмы и данные. Это часть нашей культуры, нашей науки, нашей мечты. И когда я вижу, как она помогает нам покорять звёзды, я понимаю, что будущее уже здесь. Оно в наших руках.

А вы как думаете? Сможем ли мы однажды приручить термоядерный синтез и сделать его источником энергии для всего человечества? Или это останется лишь мечтой? Делитесь своими мыслями в комментариях!

P.S. Если бы у вас была возможность использовать IT для решения одной глобальной проблемы, что бы вы выбрали? Энергию, медицину, экологию? Давайте обсудим! 💭

Раньше, в 70-80х годах была ежегодная серия книг "Хочу всё знать", где простым и популярным языком школьникам объясняли разную заумь и прочее.

Про термояд было несколько статей, но запомнилась одна, из издания 1983 года.

К сожалению, скан всей книги именно этого года не нашёлся, но книжку продают, я купил, чтобы вспомнить детство, и выкладываю фото этой статьи.

Когда я её читал, мне лет десять было, но написано настолько понятно, что "критерий Лоусона" и "токамак" я навсегда запомнил.

Сканера под рукой не было, фотографировал на кошку.

Дай Бог, доживём до редактирования Постоянной Капицы!

Что лично меня интересует в термоядерных реакторах – это как заставить его выполнять полезную работу?

Как эта штука будет давать электричество?

В ядерном реакторе всё предельно просто – реакция расщепления ядер даёт энергию, которая нагревает теплоноситель, который крутит турбину. Теплоноситель циркулирует в активной зоне, охлаждая её и выполняя побочные функции в виде, например, замедления нейтронов.

Одно мне непонятно – каким же образом снять тепло с термоядерного реактора? Для того, чтобы достичь всех этих чудовищных температур, нужна очень высокая напряжённость магнитного поля, а для достижения этой напряжённости используют катушки, охлаждаемые … жидким гелием. Рядом с ИТЕР-ом строят криокомбинат – завод по производству жидкого гелия, и его этого гелия там очень много нужно.

Возникает вопрос – как при положительном выходе энергии эту энергию получить с учётом того, что она выделится, скорее всего, в виде тепла? Вот мы затратили X джоулей энергии (подожгли и удерживаем плазму, охлаждаем и нагнетаем жидкий гелий, выполняем какие-то вспомогательные действия), и в результате всех наших манипуляций у нас получилось Y>X джоулей энергии. Как получить разницу? В обычном ядерном реакторе ответ на этот вопрос очень (условно) прост, но как снять энергию с этой ебанины?

Как-то раз я смотрел беседу профессора Семихатова с Дмитрием Паращуком - профессором физического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова. Вот ссылка на это видео: https://www.youtube.com/watch?v=3J_f_rsJxys И Семихатов, на 5:35 примерно, задаёт вопрос: «Как мы собираемся извлекать энергию?» На это Паращук ему отвечает, что, дескать, частицы разлетаются, тормозятся окружением и «мы запускаем паровую машину». Но, простите, как это должно работать в металле? Что токамак, что стелларатор обладают кучей катушек, которые создают чудовищной напряжённости магнитное поле СПЕЦИАЛЬНО для того, чтобы из него ничего не вылетело. Каким образом эти частицы, о которых говорит Паращук, покинут магнитное поле, особенно, если учесть, что он говорит про заряженные альфа-частицы?

Ну хорошо, частица как-то долетела до обшивки, нагрела её, и температуру с обшивки сняли теплоносителем, который направили в турбину. Но тут тоже не всё гладко – катушки сверхпроводящие, и они очень плотно расположены, как снять тепло с корпуса? Да и вообще, когда рядом есть что-то очень горячее (миллионы градусов), а рядом есть что-то очень холодное (минус 274), то такая конфигурация не вызывает особой уверенности, если что-то пойдёт не так, и будет большой паровой БУМ!

Начиная где-то с 8:30 Паращук говорит о том, что токамак, это сборище проблем – надо удержать плазму, не дать ей «лизнуть» стенку реактора, надо найти материалы, которые выдержат тяжёлые условия работы и т.д. И вот самый главный вопрос так и остаётся без ответа – как получить пользу? Кстати, на отметке 17:30 он говорит, что ИТЕР обещаю получить 500МВт энергии, но «никакая турбина крутиться не будет», а что касается турбины, то это «следующий этап».

Глядя на всю эту возню, на текущий момент складывается ощущение, что польза от этих упражнения только одна – это решение каких-то инженерных задач, и, может быть, каких-то физических вопросов. КОММЕРЧЕСКОЙ пользы от термояда получить, если и удастся, то очень и очень нескоро и в очень небольшом объёме. То есть строить ТЯ реакторы для получения электричества, на текущий момент, кажется очень слабой идеей.

Для получения электроэнергии куда как более перспективными кажутся реакторы замкнутого цикла (первый из них это БН-800) или реакторы с ускорителем, построенные по архитектуре Игоря Николаевича Острецова.

20 января 2025 года китайский экспериментальный термоядерный реактор EAST установил новый рекорд по удержанию электронной плазмы. Реакция поддерживалась 1066 секунд, что без малого в три раза дольше предыдущего рекорда. Почти всё это время температура плазмы была в районе 100 млн °C, что в шесть раз больше, чем в ядре нашей звезды. Недавно реактор завершил очередной этап модернизации и готов к новым рекордам.

Предыдущий рекорд реактор EAST (Experimental Advanced Superconducting Tokamak или токамак HT-7U), расположенный в городе Хэфэй провинции Аньхой, установил в апреле 2023 года. Тогда термоядерная реакция на установке поддерживалась 403 секунды с температурой плазмы 100 млн °C. Увеличение времени непрерывной работы реактора до 1000 секунд считается ключевым для достижения последующих целей как по увеличению времени поддержки высочайшей температуры плазмы, так и по повышению верхнего предела температуры.

Для запуска термоядерной реакции в Солнце сверхвысокие температуры не нужны. В ядре звезды «всего» 15 млн °C. Для сближения ионов водорода и запуска синтеза гелия ядра атомов должны сблизиться до включения в работу сильного ядерного взаимодействия, преодолев электрическое отталкивание. Кроме температуры в этом помогает сильная гравитация — масса самого Солнца (это воздействие также эквивалентно давлению). На Земле в камере реактора развить такое давление невозможно, поэтому приходится «давить» на ядра повышением температуры. И заявленные китайскими учёными 100 млн °C мало для запуска реакции на Земле.

Во всех предыдущих случаях речь шла о температуре электронной плазмы. В связи с рекордами китайских термоядерных установок об ионной плазме никогда отдельно не сообщалось. В то же время до 100 млн °C необходимо нагреть именно ионную плазму — это лишённые электронов ядра, которые, собственно, и вступают в реакцию синтеза. По каким-то причинам китайская сторона не спешит рассказывать о рекордах в разогреве ионной плазмы.

И всё же, новая планка высоты взята. Почти 18 минут реактор EAST поддерживал в камере температуру 100 млн °C. Это важно как с точки зрения поддержания стабильности установки (плазмы), так и с позиций отработки технологий и поиска новых методов работы с реактором, материалами и прочим, без чего невозможно движение вперёд.

Источник: 3dnews.

Upd: Так как для запуска термоядерной реакции необходима температура более 100 млн. градусов, то возможно мы станем свидетелями первого запуска термоядерного реактора 🤔