Американские ученые из Национального центра воспламенения, входящего в состав Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса (LLNL), объявили о крупном прорыве в области ядерного синтеза.
Впервые в истории ученые успешно произвели в результате эксперимента по ядерному синтезу больше энергии, чем лазерная энергия, используемая для его питания.
Что такое ядерный синтез?
Ядерный синтез питает Солнце и звезды, где огромные силы сжимают и нагревают водородную плазму примерно до 100 миллионов градусов Цельсия. При этой температуре более легкие частицы сливаются в гелий, выделяя огромное количество энергии.
Ядерный синтез является довольно чистым источником энергии, поскольку он не производит вредных выбросов в атмосферу и образует лишь небольшое количество короткоживущих радиоактивных отходов.
Ученые пытались воспроизвести это на Земле в течение почти 70 лет, используя изотопы водорода — дейтерий и тритий — для питания термоядерных установок.
Поскольку дейтерий содержится в морской воде, а тритий получается при облучении лития (распространенного элемента, используемого в батареях), доступность этих изотопов означает, что термоядерный синтез может стать основным источником энергии в будущем.
Например, количество дейтерия, присутствующего в одном литре воды, может дать столько же энергии синтеза, сколько при сгорании 300 литров нефти.
Однако реальная проблема заключается в обеспечении того, чтобы термоядерные электростанции вырабатывали больше энергии, чем они потребляют.
Проблема термоядерного воспламенения
Термоядерное воспламенение — это термин, обозначающий реакцию синтеза, которая становится самоподдерживающейся, при которой в результате реакции создается больше энергии, чем расходуется. До сих пор ученые были способны только на безубыточность.
Национальный центр воспламенения использовал специальную установку под названием термоядерный синтез с инерционным удержанием, которая включает бомбардировку лазерами крошечной гранулы водородной плазмы для достижения термоядерного воспламенения.
Эксперимент LLNL превзошел порог термоядерного синтеза, доставив 2,05 мегаджоулей (МДж) энергии к цели, что привело к получению 3,15 МДж энергии термоядерного синтеза, по данным Министерства энергетики США.
Может ли энергия ядерного синтеза вскоре быть коммерциализирована?
В последние годы технология термоядерного синтеза привлекает внимание правительств, а также частных компаний, таких как Chevron и Google. По оценкам Bloomberg Intelligence, рынок термоядерного синтеза в конечном итоге будет стоить 40 триллионов долларов.
Ожидается, что помимо производства энергии, термоядерный синтез будет использоваться на других рынках, таких как космические двигатели, морские двигатели, медицинское и промышленное тепло.
Однако, по словам директора Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса Кима Будила, “вероятно, пройдут десятилетия”, прежде чем энергия ядерного синтеза будет коммерциализирована.
Во время объявления о прорыве она отметила, что необходимо производить “много-много событий воспламенения термоядерного синтеза в минуту”, а также иметь ”надежную систему драйверов», прежде чем термоядерный синтез можно будет успешно коммерциализировать.
