Анализ также выявил повторный нагрев системы, который мог привести к самоподдерживающемуся горению плазмы.
Эра ядерного синтеза наступила. После десятилетий работы тысяч ученых это сказочное дерево начало приносить свои плоды: на Земле возможна термоядерная реакция, в результате которой выделяется больше энергии, чем затрачивается. Прорыв, о котором было объявлено в конце 2022 года, теперь подтвержден. Термоядерный синтез стал безубыточным. В ряде работ подчеркивается, что есть повод для надежды.
Ядерный синтез постоянно происходит в звездах. Легкие элементы, обычно водород, превращаются в более тяжелые. В результате этой реакции выделяется много энергии, которая и питает звезды. В случае с Солнцем важным для нас следствием является то, что часть этой энергии поддерживает жизнь на Земле. С тех пор как в прошлом веке мы выяснили, как работает термоядерный синтез, люди задаются вопросом, сможем ли мы управлять им и использовать для себя. До сих пор ответ был “вроде бы да”.
В лаборатории мы не можем воспроизвести условия, которые существуют в центре звезд: огромное давление и высокие температуры, которые толкают элементы к естественному слиянию, высвобождая энергию. Чтобы добиться такого в лаборатории, нам нужно обеспечить гораздо более высокие температуры, а для этого требуется энергия. Поэтому уже давно поставлена цель получить реакцию термоядерного синтеза, при которой выделяется больше энергии, чем нужно для ее возникновения, и различные разработки нацелены на достижение этой цели.
Первым, кто перешагнул эту черту, стал эксперимент National Ignition Facility (NIF). Этот подход известен как инерционный термоядерный синтез. Мощные лазеры направляются в капсулу (известную как хольраум), содержащую гранулу с двумя типами тяжелого водорода. Лазеры взаимодействуют с хольраумом, испуская невероятное количество рентгеновских лучей, которые обрушиваются на топливо, запуская процесс синтеза.
5 декабря 2022 года система выделила 3,1 мегаджоуля термоядерной энергии. Учитывая, что для лазерного импульса требовалось 2,05 мегаджоуля, система выработала более 150 процентов энергии, необходимой для ее запуска.
Преодоление “научной безубыточности” – это действительно прорыв, но для полномасштабной электростанции этого недостаточно. Для этого необходимо, чтобы отдача в 10 раз превышала начально затраченную энергию. По этой причине команда принялась детально изучать всё, что произошло 14 месяцев назад. Одним из интригующих событий стало то, что термоядерный синтез привел к повторному нагреву хольраума до энергии, превышающей ту, которую мог обеспечить лазер.
“В общем, мы впервые наблюдали существенный разогрев хольраумов с непрямым приводом от горящих термоядерных капсул на уровнях, сравнимых и превышающих первоначальный лазерный привод NIF”, – пишут ученые в одной из пяти представленных сегодня работ. “Способность создавать стабильно горящую плазму может стать тем сценарием, который изменит ситуацию и приведет инерционный термоядерный синтез к созданию реальной электростанции”.
Три работы, включая процитированную выше, опубликованы сегодня в журнале Physical Review Letters (здесь, здесь и здесь). Две другие опубликованы в журнале Physical Review E (здесь и здесь).
Читайте также: Китай обнаружил на Луне потрясающий кристалл и топливо для ядерного синтеза безграничной энергии