В декабре 2022 года ученые из Ливерморской национальной лаборатории им. Э. Лоуренса (LLNL), США, объявили об исторической вехе: впервые их лазерная термоядерная реакция «вышла в ноль», производя больше энергии, чем потребляла, передает портал Качественный Казахстан.

Но такие большие достижения должны быть тщательно проверены, а это занимает некоторое время.

Для справки:

Термоядерный синтез - это слияние двух или более атомов с образованием более крупного атома с высвобождением энергии в процессе.

Важно отметить, что серия статей с подробным описанием дизайна эксперимента, технологических достижений и результатов первоначальной реакции прорыва только что прошла экспертную оценку,  что означает, что исследователи, не участвующие в работе, проверили методы и результаты эксперимента.

“Это достижение является кульминацией более чем пяти десятилетий исследований и дает доказательство того, что лабораторный термоядерный синтез, основанный на фундаментальных физических принципах, возможен”, - пишут члены команды коллаборации Indirect Drive ICF (inertial confinement fusion) в первой из пяти статей.

Термоядерный синтез - это обильный, неисчерпаемый источник чистой энергии без выбросов парниковых газов, связанных с ископаемым топливом, или радиоактивных отходов ядерного деления. 

Пока что лабораторные эксперименты далеки от коммерческого применения. Это имитация термоядерных реакций, происходящих в недрах звезд, но только в крошечных масштабах. Солнце запустило термоядерные реакции благодаря своей огромной массе, заставляющей атомы водорода сливаться в атом гелия, испуская при этом невероятное количество энергии. На Земле же вместо массы такие реакции запускают при помощи невероятно высоких температур. 

Технология термоядерного синтеза в лаборатории США основана на запуске реакции с помощью мощной вспышки света. Им поджигали капсулу, содержащей жалкие 220 микрограммов дейтерия и тритиевого топлива. Использовались 192 мощных лазера, повысили давление до 600 миллиардов атмосфер и температуру до 151 миллиона °C.

К слову, эта температура намного выше, чем даже внутри Солнца. В итоге атомы дейтерия и трития сливаются в гелий и высвобождают энергию.

В прорывном эксперименте, проведенном в декабре 2022 года, лазеры выстрелили в топливо 2,05 мегаджоуля (МДж) энергии, в результате чего было выделено 3,15 МДж, то есть в результате реакции было произведено примерно в 1,5 раза больше энергии, чем было доставлено в топливо.

В новых документах подробно описывается прогресс, который сделал «безубыточность» возможной, включая изменение топливной смеси, устранение дефектов в стенках капсулы, увеличение массы капсулы размером с горошину, повышение энергии лазера и увеличение объема используемого топлива.

Преодоление этого так называемого порога воспламенения ознаменовало новую эру исследований в области термоядерного синтеза. В прошлом году исследователи запустили более энергичные лазеры и произвели еще больше энергии в нескольких экспериментах.

Исследователи также сообщают о результатах одного из последних экспериментов, проведенных в середине 2023 года, в ходе которого было произведено 3,88 МДж энергии из тех же 2,05 МДж, что примерно в 1,9 раза превышает количество введенной энергии, что является самым высоким выходом на сегодняшний день.

Однако не все так просто. Для питания лазеров в таких экспериментах используется огромное количество энергии: 500 триллионов ватт. Это в тысячу раз больше, чем производит национальная энергетическая сеть США в любой момент времени. Таким образом, предстоит пройти долгий путь, прежде чем эти термоядерные реакции начнут генерировать действительно больше энергии, чем требуется для их запуска.

Несмотря на обещание чистой энергии, ученые также подчеркивают, что термоядерный синтез не является немедленным решением климатического кризиса, в котором мы нуждаемся. По словам исследователя из Манчестерского университета Аники Хан, до создания коммерческих термоядерных установок еще несколько десятилетий. 

А вот нам сократить почти вдвое глобальные выбросы углерода требуется уже в течение следующих 6 лет - к 2030 году - чтобы предотвратить техногенное изменение климата.

Источник: lenta.ru