Отримання більшої кількості енергії з ядерного синтезу є фундаментальним кроком до того, щоб зробити його джерелом енергії майбутнього. Поки що цього вдалося досягти лише в одній системі – інерційному термоядерному синтезі на Національній установці запалювання (National Ignition Facility, NIF). Нові дослідження подібного підходу показують, що NIF може мати конкуренцію в галузі інерційного термоядерного синтезу.
Ядерний синтез – це те, що живить зірки, найпоширеніше джерело енергії у Всесвіті. Але ми не можемо легко відтворити його тут, на Землі, тому що не можемо стиснути водень так само, як це робить гравітація в ядрі зірок. Щоб обійти цю вимогу, інерційний термоядерний синтез використовує лазери, щоб стиснути гранулу палива настільки, що вона запалюється.
NIF використовує непрямий метод. У їхній системі одні з найпотужніших лазерів у світі потрапляють у контейнер, який називається хольраум, і перетворюються на рентгенівське випромінювання. Саме рентгенівські промені потім стискають паливну таблетку і вивільняють енергію. Метод, представлений у новому дослідженні вчених з Університету Рочестера, наближається до термоядерного синтезу шляхом прямого удару лазером по паливній таблетці.
Вони продемонстрували те, що вони називають свічкою запалювання. Лазерна система приблизно в 100 разів менш потужна, ніж та, що використовується в NIF, і все ж вона змогла стиснути паливну капсулу і запустити ядерний синтез. Це була невелика частка енергії, але вона показала, що це була не просто гаряча плазма, а плазма, що плавиться.
“Генерування більшої енергії синтезу, ніж внутрішній вміст енергії в місці, де відбувається синтез, є важливим порогом”, – сказав провідний автор першої статті д-р Коннор Вільямс, який зараз працює в Сандійській національній лабораторії в галузі радіації і проєктування мішеней ICF, в своїй заяві. “Це необхідна вимога для всього, чого ви хочете досягти пізніше, наприклад, спалювання плазми або досягнення запалювання”.
У роботі використовувався лазер OMEGA, найбільший академічний лазер у світі. Проте він далекий від потужності NIF. Команда була заінтригована моделюванням того, чого вони могли б досягти за допомогою такого лазера, і моделювання є надзвичайно багатообіцяючим.
“Якщо в кінцевому підсумку вдасться створити свічку запалювання і стиснути паливо, прямий привід має багато характеристик, які є сприятливими для термоядерної енергії в порівнянні з непрямим приводом”, – сказав провідний автор другої статті д-р Варчас Гопаласвамі (Varchas Gopalaswamy). “Після масштабування результатів OMEGA до декількох мегаджоулів лазерної енергії, реакції термоядерного синтезу, за прогнозами, стануть самопідтримуваними – стан, який називається “плазма, що горить””.
Хоча прориви і рекордні успіхи в цьому та інших методах накопичуються, шлях до життєздатного комерційного ядерного синтезу ще дуже довгий. Експеримент, подібний до цього, представляє вагомі альтернативи випробуваним методам.
