В Национальной лаборатории имени Лоуренса в Ливерморе установке зажигания удалось произвести термоядерный синтез, подавая почти вдвое больше энергии, чем было затрачено. Это достижение, полученное в рамках строгого эксперимента, внушает исследователей надеждам на потенциал ядерного синтеза как на устойчивый и чистый источник энергии.
Благодаря недавним достижениям Национальной установки зажигания (NIF) в Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса (LLNL), ядерный синтез, долгое время считавшийся утопическим источником энергии, делает решительный шаг вперед. 4 сентября 2023 года NIF достиг рекордного выделения энергии в 1,9 раза превышающего затраченную на запуск термоядерной реакции.
Надежда на термоядерный синтез как на чистое и изобильное замещение привычных энергоносителей возрождается.
Беспрецедентный технический прогресс
5 декабря 2022 года первый этап термоядерного эксперимента, проводимого на Национальной установке зажигания (NIF), достиг решающего успеха. Эксперимент Inertial Confinement Fusion (ICF) преодолел критический порог, выработав больше энергии, чем требовалось для запуска реакции.
Эксперименты с дейтерием и тритием, подвергаемыми лазерному воздействию в рамках инерционного термоядерного синтеза (ICF), демонстрируют рост выходной энергии с 2011 года. 5 декабря 2022 года было получено на 1,5 раза больше энергии, чем затрачивалось на запуск реакции. В сентябре 2023 года новый пик производства энергии был достигнут — в 1,9 раза превышающий потребляемую энергию, что указывает на большой потенциал для дальнейшего совершенствования.
Этот успех – следствие десятилетий непрерывных исследований, технологических новшеств и тщательных экспериментов. Ученые и инженеры LLNL постоянно трудились, преодолевая множество технических сложностей: от повышения точности и мощности лазеров до освоения экстремальных условий, необходимых для слияния атомных ядер.
Последствия и пределы этого прорыва
Национальный центр воспламенения совершил прорыв, открывающий захватывающие перспективы для мирового энергоснабжения. Ядерный синтез, происходящий при слиянии легких ядер в более тяжелые, высвобождает большое количество энергии без образования долговременных радиоактивных отходов, как это происходит при делении ядер, лежащем в основе современных энергетических технологий. Благодаря этой особенности термоядерный синтез идеально подходит для удовлетворения растущих потребностей планеты в энергии устойчивым и экологически чистым способом, значительно снижая нашу зависимость от ископаемого топлива и помогая бороться с глобальным потеплением.
В эксперименте производство энергии значительно ниже необходимого для коммерческого реактора показателя. Коэффициент 1,9 основан на мощности лазеров, однако для получения заявленных 2,1 мегаджоуля энергии лазерам потребовалось значение, равное всей энергосистеме США — около 500 триллионов ватт.
Переход от идеи к реальному воплощению этой технологии создаст большие трудности. Ученым и инженерам необходимо решить задачи по организации и поддержанию экстремальных условий для термоядерного синтеза — процесса, требующего температур и давлений, аналогичных тем, что в сердце Солнца.
Разработка инфраструктуры, способной извлекать и преобразовывать энергию термоядерного синтеза в электричество, представляет еще один уровень сложности. Несмотря на многообещающие достижения последних времен, это лишь начало пути, полном технических трудностей, требующего значительных инвестиций в исследования и разработки, а также тесного международного сотрудничества для преодоления оставшихся препятствий.