Министерство энергетики США (DOE) и Национальная администрация по ядерной безопасности (NNSA) 13 декабря объявили о прорыве в области управляемого термоядерного синтеза.
5 декабря ученые Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса (LLNL) провели «первый в истории» эксперимент, в котором была достигнута «точка энергетической безубыточности». Это означает что установка термоядерного синтеза произвела больше энергии от синтеза, чем было затрачено на работу лазеров для его запуска.
По словам министра энергетики США Дженнифер М. Грэнхольм, работа ученых «поможет нам решить самые сложные и насущные проблемы человечества, такие как обеспечение чистой энергией для борьбы с изменением климата и поддержание ядерного сдерживания без ядерных испытаний».
«У нас было теоретическое понимание термоядерного синтеза более века, но путь от знания к действию может быть долгим и трудным. Сегодняшняя веха показывает, что мы можем сделать, проявляя настойчивость», — сказал д-р Арати Прабхакар, главный советник президента США по науке и технологиям и директор Управления научно-технической политики Белого дома.
В 1960-х годах группа ученых-первопроходцев из LLNL выдвинула гипотезу, что лазеры можно использовать для индукции термоядерного синтеза в лабораторных условиях. Под руководством физика Джона Наколла, который позже занимал пост директора LLNL с 1988 по 1994 год, эта революционная идея превратилась в «термоядерный синтез с инерционным удержанием», (Инерциальный управляемый термоядерный синтез), положив начало более чем 60-летним исследованиям и разработкам в области лазеров, оптики, диагностики, изготовления мишеней, компьютерного моделирования и т.д.
Чтобы реализовать эту концепцию, LLNL построила серию всё более мощных лазерных систем, что привело к созданию NIF (National Ignition Facility), крупнейшей и самой мощной лазерной системы в мире. NIF, расположенный в Ливерморе, Калифорния, имеет размер спортивного стадиона и использует мощные лазерные лучи для создания температур и давлений, подобных тем, которые возникают в ядрах звезд и планет-гигантов, а также внутри взрывающегося ядерного боеприпаса.
В эксперименте LLNL на затраченную энергию в объеме 2,05 мегаджоуля (МДж) было получено 3,15 МДж энергии термоядерного синтеза.
В заявлении отмечается, что для создания простого и доступного устройства «для энергоснабжения домов и предприятий» все еще необходимо множество передовых научных и технологических разработок, и Министерство энергетики в настоящее время перезапускает широкомасштабную скоординированную программу по термоядерному синтезу в Соединенных Штатах. В сочетании с инвестициями частного сектора это даст большой импульс для быстрого продвижения к коммерциализации термоядерного синтеза.
Исследования и конструкторские разработки в этой сфере ведутся уже лет 60-70, однако пока не получалось создать что-либо пригодное для практического применения в энергетике, всё время требуются те или иные доработки. В результате стала популярной шутка: «до начала термоядерного синтеза всегда 40 лет».
Новое достижение, возможно, позволит сократить дистанцию.
В последние годы была заметна волна частных инвестиций в термоядерный синтез.
В 2020 году американский нефтегазовый концерн Chevron объявил об инвестициях в базирующийся в Сиэтле (США) стартап Zap Energy Inc., разрабатывающий «модульный ядерный реактор следующего поколения с инновационным подходом к продвижению экономически эффективного, гибкого и коммерчески масштабируемого термоядерного синтеза».
В сентябре 2021 года компания Commonwealth Fusion Systems (CFS) и Центр плазменных исследований и синтеза (PSFC) Массачусетского технологического института (MIT) объявили об успешном испытании самого сильного в мире высокотемпературного сверхпроводящего магнита (HTS), ключевой технологии для устройства, которое призвано «открыть путь к чистой коммерческой термоядерной энергии для мира». Среди акционеров CFS фонд основателя Microsoft Билла Гейтса Breakthrough Energy Ventures, Google, нефтегазовые компании ENI и Equinor.
Фото: LLNL
На самом деле это такой микропрорыв на пару шажков. Там в статье было указано, что общие затраты установки составили 315 МДж. Так что до настоящего прорыва ещё работать и работать. И не одно десятилетие…