Художественная иллюстрация топливной капсулы, используемой в экспериментах NIF/изображение: LLNL
В ноябре исследователи из Lawrence Livermore National Laboratory обнаружили, что новая установка позволяет втрое увеличить выход энергии контролируемой термоядерной реакции. Проблема тогда была в том, что этой энергии все равно было недостаточно, так как тратилось ее больше, чем получалось.
И вот 5 декабря ученые из той же Lawrence Livermore National Laboratory в Калифорнии совершили прорыв, который называют настоящей вехой в развитии человечества и которого ученые пытались достичь десятилетиями.
В 1:03 утра 5 декабря NIF (National Ignition Facility — крупнейший и самый мощный лазер из существующих в мире) выпустил 192 лазерных луча в крошечную цель, наполненную топливом. После этого, впервые в истории, получилась контролируемая термоядерная реакция, из которой вышло больше энергии с помощью ядерного синтеза, чем количество лазерной энергии, которую потратили на запуск реакции, сообщает The Verge.
«Я расплакалась и начала прыгать […]», — рассказала о своих эмоциях, когда она узнала о новостях, Тэмми Ма, физик-плазменник из NIF.
Проводя термоядерные реакции в лаборатории, Ма и ее коллеги по сути реконструируют процесс, происходящий в звездах. И однажды — хотя, наверное, до этого момента пройдут еще десятилетия — этот процесс может обеспечить наш мир чистой, теоретически безграничной энергией.
«Мы должны создать многие основные технологии, на основе которых в будущем будут работать термоядерные электростанции, — говорит Ма. — Устройства должны стать более дешевыми, массовыми, прочными и качественными. Нужны лазеры, которые могут работать с высокой частотой повторения. Лазер NIF стреляет только раз в четыре-восемь часов или около того. А лазер в термоядерной электростанции должен стрелять 10 раз в секунду или больше».
Правительство США финансирует исследования термоядерной энергии с 1950-х годов. Разные страны мира потратили на поиск термоядерных решений десятки миллиардов долларов. К концу прошлого года ученые из объединенного европейского тора (JET) в Великобритании сгенерировали рекордные 59 мегаджоулей энергии от ядерного синтеза. Большая проблема заключается в том, что до сих пор ядерный синтез в лабораториях генерировал меньше энергии, чем требовалось для запуска процесса термоядерной реакции.
Это ключевая веха, но ученым еще есть что совершенствовать. Прорыва удалось достичь благодаря использованию лазерных технологий, но они сами по себе еще довольно неэффективны. Тем не менее, в ходе эксперимента удалось выработать 3,15 мегаджоуля энергии, что примерно на 50 процентов больше, чем те 2,05 мегаджоуля, которые лазеры потратили для запуска реакции.
Лазеры — не единственный способ запуска термоядерного синтеза. Существуют, в том числе в JET, тороидальные установки для магнитного содержания плазмы, которые называются Tokamak. Но современные лазеры более эффективны, чем NIF, а в будущем ученые, возможно, будут использовать и новые другие технологии.
«[Результат] показывает, что это можно реализовать. Преодоление этого порога позволяет начать работать над лучшими, более эффективными лазерами, лучшими установками для удержания плазмы и так далее, — сказал на пресс-конференции Ким Будил, директор Lawrence Livermore National Laboratory. — Нам нужно, чтобы частный сектор тоже начал инвестировать в наши разработки. Хорошо, что этот прорыв был профинансирован из государственного бюджета США, но все шаги, которые мы сделаем и которые необходимы, чтобы вывести эти технологии на коммерческий уровень, по-прежнему потребуют исследований как в государственных, так и в частных исследовательских центрах».
