Китайский токамак EAST совершил прорыв: ученые удержали сверхплотную плазму, обойдя критический предел Гринвальда

Исторический эксперимент: выход за пределы ограничений

Китайские физики, работающие на экспериментальном сверхпроводящем токамаке EAST (Experimental Advanced Superconducting Tokamak), добились знакового успеха в освоении управляемого термоядерного синтеза. Исследователям впервые удалось экспериментально преодолеть фундаментальное ограничение, известное как предел Гринвальда, которое десятилетиями сдерживало эффективность токамаков. В ходе серии экспериментов ученые смогли стабилизировать и удержать плазму с плотностью, которая в 1,3–1,65 раза превышает этот критический порог, не допуская разрушительных срывов удержания.

Это достижение, о котором стало известно в начале января 2026 года, открывает новые перспективы для создания термоядерных реакторов нового поколения. Плотность плазмы является одним из важнейших параметров, поскольку выходная мощность синтеза масштабируется примерно с квадратом плотности. Следовательно, повышение этого показателя без потери стабильности напрямую ведет к созданию более компактных и эффективных энергетических установок.

Суть прорыва: как обошли предел

Предел Гринвальда, установленный еще около сорока лет назад, гласит, что при превышении определенной плотности электронов плазма в токамаке становится нестабильной и может выйти из-под магнитного удержания, что несет угрозу повреждения внутренних стенок реактора.

Для обхода этого барьера команда EAST применила комплексный подход, сочетающий две ключевые инновации. Во-первых, был использован новый метод разогрева плазмы, заимствованный из методологии, применяемой в стеллараторах — другом классе термоядерных устройств. Во-вторых, была проведена тщательная оптимизация геометрии камеры, а именно — расстояние между плазменным шнуром и стенками реактора.

Профессор Чжу Пин из Хуачжунского университета науки и технологий, чьи слова приводит пресс-служба Китайской академии наук, подчеркнул, что эта комбинация позволила замедлить нежелательный обмен частицами между плазмой и диверторами (системой очистки). Это критически важно, поскольку такой обмен обычно приводит к быстрому накоплению примесей и последующей дестабилизации.

Мы преодолели предел, который в прошлом был одним из главных препятствий для наращивания плотности плазмы в токамаках. Иными словами, мы проложили дорогу для создания нового поколения токамаков и других термоядерных установок, в которых будет поддерживаться горение плазмы.

EAST: от рекордов удержания к плотности

Установка EAST, расположенная в Хэфэе, Китайская Народная Республика, является одним из самых передовых экспериментальных комплексов в мире и служит испытательным стендом для отработки технологий для будущего международного проекта ITER.

Хотя недавний эксперимент сосредоточился именно на плотности, EAST уже известен своими рекордами по длительности удержания плазмы. В январе 2025 года установка установила мировой рекорд, удерживая плазму в устойчивом состоянии в течение 1066 секунд, что значительно превзошло предыдущий рекорд в 403 секунды (установлен в 2023 году).

Предыдущие улучшения включали модернизацию нагревательной системы, которая стала вдвое мощнее. Однако преодоление предела Гринвальда — это скачок в качестве удержания, позволяющий ученым исследовать так называемый «режим без плотностного предела», который ранее существовал только в теории.

Физический контекст и дальнейшие шаги

Для достижения управляемого синтеза, который обеспечит человечеству неисчерпаемый источник чистой энергии, необходимо одновременно выполнить три условия: достичь температуры свыше 100 миллионов градусов Цельсия, обеспечить длительное удержание плазмы и поддерживать высокую плотность.

Успех на EAST, подтвержденный, в частности, публикацией в журнале Science Advances, является первым убедительным экспериментальным доказательством того, что фундаментальный предел плотности не является непреодолимым барьером.

Эти результаты имеют решающее значение для проектирования будущих установок, таких как китайский токамак CFETR и, безусловно, для ITER. Успешное масштабирование этого режима может приблизить момент достижения самоподдерживающегося горения плазмы, что является конечной целью в термоядерной энергетике.

Как отметил директор Академии наук Китая Сун Юньтао, работа над EAST будет продолжаться с целью расширения международного сотрудничества и скорейшего перехода к практическому использованию термоядерной энергии.