Експеримент з ядерного синтезу виробив більше енергії, ніж було закладено
Аналіз також показав, що в системі відбувається перегрів, який може призвести до самопідтримуваного горіння плазми.
Епоха ядерного синтезу настала. Після десятиліть роботи тисяч вчених це легендарне дерево почало приносити свої плоди: на Землі можлива термоядерна реакція, яка вивільняє більше енергії, ніж вкладається. Прорив, анонсований наприкінці 2022 року, тепер підтверджено. Термоядерна беззбитковість відбулася. І це ще не все – низка статей підкреслює, що є на що сподіватися.
Ядерний синтез постійно відбувається в зірках. Легші елементи, зазвичай водень, перетворюються на важчі. Ця реакція вивільняє багато енергії, яка йде на живлення зірок. Наслідком цього є те, що у випадку Сонця частина цієї енергії живить життя на Землі. Відтоді, як ми з’ясували, як працює термоядерний синтез у минулому столітті, люди задаються питанням, чи можемо ми контролювати його і використовувати для себе. Досі відповідь була “начебто”.
У лабораторії ми не можемо відтворити умови, які існують у центрі зірок: величезний тиск і високі температури, які підштовхують елементи до природного злиття, вивільняючи енергію. Щоб досягти цього в лабораторії, нам потрібно забезпечити набагато вищі температури – а для цього потрібна енергія. Тому метою вже досить давно є отримання реакції термоядерного синтезу, яка виробляє більше енергії, ніж потрібно для її початку, і для цього розробляються різні конструкції, що мають на меті досягти цього.
Першим, хто перетнув цю межу, є експеримент National Ignition Facility (NIF). Цей підхід відомий як інерційний термоядерний синтез. Потужні лазери спрямовуються в капсулу (відому як гольрам), яка містить гранулу, що містить два типи важкого водню. Лазери взаємодіють з хольраумом, випускаючи неймовірну кількість рентгенівського випромінювання, яке потрапляє на паливо, запускаючи процес термоядерного синтезу.
5 грудня 2022 року система випустила 3,1 мегаДжоулів енергії синтезу. Враховуючи, що лазерний імпульс вимагав 2,05 мегаджоуля, система виробила понад 150 відсотків енергії, необхідної для його запуску.
Перевищення “наукової беззбитковості” – це справді прорив, але цього недостатньо для повномасштабної електростанції. Щоб мати сенс, вихід має бути в 10 разів більшим за початкову енергію. З цієї причини команда знайшла час, щоб детально вивчити все, що сталося 14 місяців тому. Одна з інтригуючих подій полягала в тому, що синтез призвів до повторного нагрівання гольрауму до енергій, вищих за ті, які міг би забезпечити лазер.
“Таким чином, ми вперше спостерігали значне перегрівання хольрамів непрямого приводу від спалювання термоядерних капсул, на рівнях, порівнянних з оригінальним лазерним приводом NIF, і навіть вищих”, – пишуть вчені в одній з п’яти представлених сьогодні статей.
Здатність створювати стабільну палаючу плазму може стати сценарієм, що змінить правила гри і дозволить перетворити інерційний термоядерний синтез на реальну електростанцію.
