Революція в енергетиці: термоядерний реактор вперше в історії видобув більше енергії, ніж витратив

Підсилювачі, які підсилюють лазерні промені у Національному центрі запалювання

Штучна зірка

Фізики Національного центру запалювання Ліверморської національної лабораторії імені Лоуренса в США визнали, що «результат є значним поліпшенням у порівнянні з попередніми показниками».

Це досить скромна оцінка: насправді результат, який отримали американські вчені, у вісім разів більше, ніж в експериментах, проведених лише за кілька місяців до цього, і в 25 разів більше, ніж в експериментах, проведених у 2018 році. Це величезне досягнення.

«Цей результат є історичним кроком уперед у дослідженнях термоядерного синтезу з інерційним утриманням, відкриваючи принципово новий режим для досліджень та просування наших найважливіших завдань національної безпеки. Він також є свідченням новаторства, винахідливості та стійкості нашої команди», - сказав Кім Буділ, директор Ліверморської національної лабораторії Лоуренса.

Термоядерний синтез з інерційним утриманням передбачає створення чогось на кшталт крихітної зірки. Все починається з капсули з пальним, що складається з дейтерію та тритію - більш важких ізотопів водню. Ця паливна капсула поміщається в порожню золоту камеру розміром з гумку для олівців, яка називається хольраумом.

Читайте:

Первый в мире "энергетический остров" планируют построить около побережья Дании

Потім 192 потужні лазерні промені потрапляють у хольраум, де вони перетворюються на рентгенівські промені. Ці рентгенівські промені підривають паливну капсулу, нагріваючи та стискаючи її до умов, порівнянних з умовами в центрі зірки - температура перевищує 100 мільйонів градусів за Цельсієм, а тиск перевищує 100 мільярдів атмосфер Землі - перетворюючи паливо капсулу на крихітну кульку плазми.

І так само, як водень перетворюється на більш важкі елементи в серці зірки головної послідовності, те саме роблять дейтерій і тритій у паливній капсулі. Весь процес займає лише кілька мільярдних часток секунди. Мета полягає в тому, щоб домогтися спалаху - точки, в якій енергія, що генерується в процесі термоядерного синтезу, перевищує загальну енергію, що подається.

Експеримент, проведений 8 серпня, не дотяг до цієї позначки; вхідна потужність лазерів становила 1,9 мегаджоулів. Нове досягнення, за словами команди, є результатом копіткої роботи з уточнення експерименту, включаючи дизайн хольрауму та капсули, покращену точність лазера, нові діагностичні інструменти та зміни конструкції для збільшення швидкості вибуху капсули.

«Отримання експериментального доступу до термоядерного опіку в лабораторії - це кульмінація десятиліть науково-технічної роботи, що тривала майже півстоліття», - сказав Томас Мейсон, директор Лос-Аламоської національної лабораторії.

Читайте:

В ЄС поновлювальні джерела електроенергії вперше перевищили вуглецеве пальне

Команда планує провести додаткові експерименти, щоб побачити, чи зможуть вони відтворити свій результат, та вивчити процес докладніше.

Зазначимо, атомний реактор відрізняється від термоядерного тим, що у першому важкі ядра розпадаються на легші за рахунок їхнього бомбардування нейтронами. Такий процес вивільняє величезну кількість енергії, викликаючи ланцюгову реакцію, яка може бути небезпечною, якщо ядерний розпад вийде з-під контролю.

У випадку з термоядерним синтезом легкі ядра, навпаки, об'єднуються у важкі за рахунок їх нагрівання до надзвичайно високих температур. Такий процес не призводить до ланцюгової реакції, має набагато більш високу питому щільність енергії і після його закінчення не залишається радіоактивних відходів.

При цьому температура плазми була вищою за 100 млн градусів, що є однією з основних умов ядерного синтезу, зазначили в KSTAR.

Це досягнення побило попередній результат у 8 секунд, який KSTAR Plasma Campaign встановила у 2019 році. В експерименті 2018 KSTAR вперше досяг температури іонів плазми 100 млн градусів (час утримання: близько 1,5 секунд).

Читайте:

Перше в світі криптовалютне місто побудують поряд з діючим вулканом у Сальвадорі. Мешканців звільнять майже від усіх податків

Щоб відтворити на Землі термоядерні реакції, що відбуваються на Сонці, ізотопи водню повинні бути поміщені всередину термоядерного пристрою, такого як KSTAR, щоб створити стан плазми, в якому іони та електрони розділені, а іони повинні нагріватися та підтримуватись при високих температурах.