В последнее время из-за корейцев на свете появилось много новых слов на букву “К”: K-pop, K-drama, K-movies… Теперь в этот список можно добавить ещё и KSTAR — так называется сверхпроводящий токамак, гигантская установка, с помощью которой корейские учёные вносят ценный вклад в международные усилия, направленные на решение проблемы термоядерного синтеза. Когда управляемый термоядерный синтез станет реальностью, человечеству не нужны больше будут электростанции, загрязняющие природу, люди получат в свое распоряжение практически неограниченный источник энергии, что-то вроде маленького искусственного Солнца. Множество специалистов в разных странах мира, в том числе и в Корее, сейчас напряжённо работают над этим.
KSTAR — аббревиатура, придуманная в основном для красоты, чтобы получилась “корейская звезда”. Расшифровывается она как Korea Superconducting Tokamak Advanced Research, или что-то вроде “передовых исследований на корейском сверхпроводящем токамаке”. Реальное же название звучит следующим образом: “сверхпроводящая исследовательская установка термоядерного синтеза” (초전도 핵융합연구장치). Это здоровенная штуковина, ради которой в городе Тэджоне построен целый комплекс зданий. Заведует установкой Корейский институт энергии термоядерного синтеза (한국핵융합에너지연구원).
Для того чтобы ядра атомов, как в недрах Солнца, сливались и выделяли при этом огромное количество энергии, их сначала надо нагреть до многих миллионов градусов. Но куда поместить такое безумно горячее вещество? Ведь никакой земной (как, впрочем, и внеземной) материал не выдержит контакта с ним. Одно из решений было найдено ещё в 1950-х годах советскими физиками: горячую плазму можно удерживать магнитным полем внутри замкнутой трубы в форме спасательного круга или бублика (в геометрии такая фигура называется тором). Соответствующая установка получила название “токамак”, и сейчас эту аббревиатуру принято расшифровывать как “тороидальная камера с магнитными катушками”.
Идея токамаков всем понравилась, само слово вошло во многие языки мира, в разных странах построили сотни таких установок, но… термоядерная энергия по-прежнему нам недоступна. В чём же дело? Почему процесс не пошёл? Потому что при кажущейся принципиальной простоте токамаков учёным и инженерам пришлось столкнуться с великим множеством технических проблем, над которыми они бьются уже не одно десятилетие. В последние годы усилия специалистов многих стран были объединены в международном проекте ИТЭР — совместном строительстве экспериментального термоядерного реактора типа токамак во Франции. Южная Корея тоже участвует в этом проекте, успешно занимаясь научными исследованиями и поставляя детали будущего реактора.
Установка KSTAR, которую в пиар-материалах любят называть “корейским искусственным Солнцем”, была построена осенью 2007 года и оказалась весьма успешной: на ней уже как минимум дважды фиксировались мировые рекорды по длительности удержания плазмы при запредельных температурах.
Так, в декабре 2016 года на KSTAR впервые удалось удержать плазму при ионной температуре 50 миллионов градусов в стабильном H-режиме (High-confinement mode, H-mode, особый режим работы токамака с повышенным удержанием) в течение 70 секунд. В тот период корейская KSTAR активно конкурировала с аналогичной китайской установкой EAST. В 2017 году китайцы побили рекорд корейцев, удержав плазму при той же температуре 101,2 секунды. И вот совсем недавно, в конце ноября, с KSTAR пришло сообщение о новом достижении: 20-секундном удержании плазмы при температуре выше 100 миллионов градусов. Для сравнения: в первых экспериментах на KSTAR при такой температуре в 2018 году время удержания было всего 1,5 секунды. Новая работа была проведена совместно учёными Корейского института энергии термоядерного синтеза, Сеульского университета и Колумбийского университета США.
Окончательной целью KSTAR, достичь которой планируется к 2025 году, является удержание плазмы с температурой более 100 миллионов градусов в течение 300 секунд. И дело тут не в самих цифрах, а в том, что для достижения нового рубежа придётся решить многочисленные технические проблемы, и, как все надеются, это в итоге приведёт к практической реализации идеи использования энергии термоядерного синтеза для нужд человечества. Уже сейчас у корейских специалистов есть все основания гордиться своим вкладом в решение этой проблемы. А если дела у них и дальше будут идти столь же успешно, то в один прекрасный день слово KSTAR и впрямь может стать не менее популярным, чем K-pop.
