Китай лідирує в гонці за термоядерним синтезом

Штучний інтелект та машинне навчання можуть прискорювати конкуренцію у сфері термоядерного синтезу, який багато експертів вже не вважають технологією, що з'явиться лише через 30 років. Ключове питання серед тих, хто повністю усвідомлює ставки в цій гонці: «Хто дійде першим?» та «Чи важливіше бути першим, ніж найкращим?»

Найбільшою перешкодою для забезпечення світу безмежною електроенергією через синтез є вивчення того, як підтримувати баланс між магнітним утриманням та екстремальною температурою в 100 мільйонів градусів Цельсія. Синтез виробляє чистішу енергію, ніж поділ ядра — його єдиними побічними продуктами є гелій та інші парникові гази, а не радіація. Паливо для синтезу — дейтерій та тритій — можна легко отримати з морської води та літію.

Серйозне вивчення термоядерного синтезу почалося в 1930-х роках з відкриття тритію дослідницькою групою під керівництвом експериментального фізика Ернеста Резерфорда, який раніше співпрацював з Нільсом Бором у відкритті нейтрона. У 1938 році науковець Мічиганського університету Артур Рулиг запропонував, що дейтерій-тритієвий синтез відбувається з дуже високою ймовірністю, коли ці два елементи зближуються, але Друга світова війна призупинила дослідження синтезу.

Найвідомішою подією у відновленні досліджень синтезу стала Женевська зустріч наддержав у листопаді 1985 року, коли генеральний секретар Михайло Горбачов запропонував спільний міжнародний проект для розвитку термоядерної енергії в мирних цілях. Через рік Європейський Союз, США, Японія та Радянський Союз погодилися спільно розробити проект великого міжнародного термоядерного об'єкта під назвою ITER.

У 2001 році, після 13 років концептуального проектування та детального інженерного планування, остаточний проект ITER було схвалено. Через два роки Китайська Народна Республіка та Республіка Корея приєдналися до проекту, а Індія долучилася в 2005 році — тому ж році, коли учасники ITER погодилися розмістити гігантський проект поблизу Екс-ан-Прованса у Франції. Через рік учасники офіційно створили Організацію ITER з метою побудови ITER Tokamak — найпросунутішого експерименту з магнітного утримання термоядерного синтезу.

Минулого листопада Організація ITER оновила свою базову пропозицію, надавши пріоритет «надійному старту» наукової експлуатації з більш повною машиною, ніж спочатку планувалося — з дивертором, блоками захисного покриття та іншими ключовими компонентами. Ці елементи мають бути встановлені вчасно для першої операційної фази токамака. Ця перша фаза включає водневу та дейтерій-дейтерієву плазму, кульмінацією якої є робота машини в довгих імпульсах при повній магнітній енергії. Мета — досягти повної магнітної енергії до 2036 року та початку фази дейтерій-тритієвої операції в 2039 році.

Тим часом державні та приватні організації не чекають, поки ITER почне генерувати безмежну енергію в південній Франції. Натомість зростає гонка між країнами та корпораціями за пошуком швидших способів перетворення водню на електроенергію. Західні країни, які вже відстали від Китаю в технологіях літій-іонних батарей та інших ланцюгах постачання, тепер побоюються, що Китай може виграти і цю гонку.

Минулого місяця Китай оголосив, що його Експериментальний прогресивний надпровідний токамак (EAST) — штучне сонце — побив власний рекорд, утримуючи плазму протягом майже 18 хвилин, що є найдовшим часом у світі на сьогодні. Це може здатися невеликим кроком до обов'язкової вимоги, щоб термоядерний пристрій підтримував стабільну роботу з високою ефективністю без переривання для безперервного виробництва електроенергії.

Нещодавній звіт Массачусетського технологічного інституту попереджає, що США та інші західні країни повинні будувати міцні ланцюги постачання в різних технологіях, окрім створення фундаментальної технології практичних термоядерних електростанцій, щоб взагалі залишитися в гонці. Однією з загальних сильних сторін Китаю та слабкістю Заходу є інвестиції в ланцюги постачання та масштабування складних виробничих процесів.

До недавнього часу США та Європа були домінуючими державними спонсорами досліджень термоядерної енергії та домом для багатьох піонерських приватних термоядерних проектів. Але за останні п'ять років Китай посилив підтримку термоядерної енергії до рівня, що загрожує домінуванню в галузі.

Для конкуренції США та їхні союзники повинні інвестувати більше не лише в сам синтез, але й у суміжні технології, критичні для термоядерної промислової бази. Звіт MIT зазначає, що Китай вже лідирує в трьох з шести ключових галузей, необхідних для будівництва токамаків — обробка тонких плівок, великі металеві сплави та силова електроніка.