ПРОРЫВ В СФЕРЕ ТЕРМОЯДЕРНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ: МИР ВСТУПАЕТ В НОВУЮ ЭПОХУ?

Ученые из Ливерморской национальной лаборатории им. Э. Лоуренса (LLNL, США) совершили настоящий прорыв в сфере термоядерной энергетики: им удалось достичь термоядерного воспламенения, которое представляет собой самоподдерживающуюся реакцию термоядерного синтеза, которая на выходе дает больше энергии, чем потребовалось на ее запуск.

ЕЩЕ НЕСКОЛЬКО ДНЕЙ НАЗАД СТАЛО ИЗВЕСТНО О ТОМ, что 5 декабря специалистам National Ignition Facility (NIF) при Ливерморской лаборатории удалось провести первый в истории успешный эксперимент по управляемому термоядерному синтезу и достичь реакции с положительным выходом энергии. Теперь эту информацию официально подтвердили.

Министерство энергетики США и Национальное управление по ядерной безопасности (NNSA) называют достижение ученых научным подвигом, к которому шли десятилетиями.

Что такое термоядерный синтез?

Ядерный синтез — это реакция с выделением большого количества энергии, объединяющая простые атомные ядра в более сложные (например, атомы водорода объединяются в гелий). Ядерный синтез происходит, например, в ядрах звезд: огромное количество молекулярной пыли коллапсирует под действием гравитации и создает огромное давление и тепло в ядрах зарождающихся звезд.

Как рассказывает Space.com, десятилетиями ученые гонялись за ядерным синтезом как за святым Граалем, видя в нем будущее устойчивого производства энергии. Еще в 60-ые годы прошлого века ученые в США предположили, что для запуска реакции синтеза можно использовать лазеры – с их помощью можно будет создать необходимые для запуска реакции давление и температуру. Этот метод был назван управляемым термоядерным синтезом с инерционным удержанием.

С тех пор прошло около 60 лет, и лишь теперь ученым из Ливерморской национальной лаборатории удалось сделать реальный шаг к созданию дающих энергию «звезд» внутри реакторов здесь, на Земле.

 2,05 МДж энергии на входе, 3,15 МДж – на выходе

Ученые из Ливерморской национальной лаборатории использовали самую мощную в мире лазерную установку. Часть этой установки можно увидеть на фото ниже, полностью же она на одной фотографии бы не поместилась, так как размером со спортивный стадион. 192 мощных лазерных луча в ней используются для создания температур и давлений, подобных тем, что возникают в ядрах звезд и планет-гигантов.

В ходе эксперимента установка доставила до крошечной капсулы с топливом 2,05 МДж энергии, а в результате реакции получено было 3,15 МДж энергии. То есть на выходе удалось получить более чем в полтора раза больше энергии, чем было затрачено на запуск реакции.

Для выполнения термоядерного зажигания капсулу с топливом поместили в хольраум (фото ниже), который представляет собой крошечную камеру, в стенках которой лазерное излучение превращается в рентгеновские лучи, которые сжимают топливо до тех пор, пока оно не взорвется, создавая плазму с очень высокими температурой и давлением.

Отметим, что в последние годы ученые лаборатории провели несколько экспериментов по термоядерному синтезу, однако им не удавалось получать достаточное количество энергии. Так, в 2014 году ученые смогли произвести примерно столько энергии, сколько 60-ваттная лампочка потребляет за 5 минут. А в прошлом году им удалось достичь выходной мощности в 10 квадриллионов ватт, что составляет примерно 70% энергии, потребляемой в ходе эксперимента.

Лишь в ходе последнего эксперимента удалось произвести немного больше энергии, чем было затрачено, и это означает, что в течение короткого времени реакция должна была быть в состоянии поддерживать себя, используя свою собственную энергию для синтеза дополнительных атомов водорода и не полагаясь на энергию, полученную от лазеров.

Мы вступаем в новую эпоху энергетики?

Исследование ученых, конечно, можно смело назвать серьезным достижением, однако нужно понимать, что до того момента, когда термоядерная энергетика станет частью нашей жизни, пройдет еще немало времени, и потребуется множество других исследований и экспериментов.

«Воспламенение — это первый шаг, поистине монументальный шаг, который закладывает основу для десятилетия преобразований в науке о высокой плотности энергии и исследованиях термоядерного синтеза. Мне не терпится увидеть, куда этот путь нас приведет», — сказала директор LLNL доктор Ким Будил в беседе с журналистами.

Не исключено, что именно это исследование в будущем приведет к самой настоящей революции в мировой энергетике: термоядерная энергия может стать альтернативой как атомным электростанциям, работающим за счет расщепления атомов, а не их синтеза, так и углеводородному топливу. Более того, альтернативой она будет более безопасной, так как избавит нас от вредных выбросов в атмосферу и от потенциально опасных радиоактивных отходов, которые являются побочным продуктом расщепления атомов.

tech.news.am