Поможет ли последний прорыв в области ядерного синтеза бороться с изменением климата? : ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ЯДЕРНЫЙ РЕАКТОР | Хэбэйская компания лазерной маркировки, ООО

Джефф Брамфил

Национальная установка зажигания стоимостью в несколько миллиардов долларов использовала 192 лазерных луча для создания чистой энергии из крошечной гранулы ядерного топлива. Дэмиен Джемисон/LLNL/NNSA скрыть подпись

Ученые Министерства энергетики США достигли прорыва в области ядерного синтеза.

Впервые в лаборатории исследователи смогли получить больше энергии из реакций синтеза, чем они использовали для запуска процесса. Общая выходная мощность составила около 150% от мощности, переданной 192 лазерными лучами.

«Америка добилась огромного научного прорыва», — заявила на пресс-конференции министр энергетики Дженнифер Грэнхолм.

Это достижение было достигнуто в Национальной лаборатории зажигания (NIF), лазерном комплексе стоимостью 3,5 миллиарда долларов в Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса в Калифорнии. Уже более десяти лет NIF изо всех сил пытается достичь своей заявленной цели по созданию реакции термоядерного синтеза, которая генерирует больше энергии, чем потребляет.

Но все изменилось глубокой ночью 5 декабря. В час ночи по местному времени исследователи использовали лазеры, чтобы уничтожить крошечную таблетку водородного топлива. Лазеры излучали 2,05 мегаджоуля энергии, а гранула — примерно 3,15 мегаджоуля.

Это важная веха, которую термоядерная наука пытается достичь уже более полувека.

«В нашей лаборатории мы работаем над этим уже почти 60 лет», — говорит Марк Херрманн, курирующий программу NIF в Ливерморе. «Это невероятное командное достижение».

Исследователи говорят, что термоядерная энергия однажды сможет обеспечить чистую и безопасную электроэнергию без выбросов парниковых газов. Но даже несмотря на это заявление, независимые ученые полагают, что мечта останется реальностью еще на многие десятилетия.

Если не произойдет еще большего прорыва, термоядерный синтез вряд ли будет играть важную роль в производстве энергии до 2060-х или 2070-х годов, говорит Тони Роулстоун, инженер-ядерщик из Кембриджского университета в Великобритании, который провел экономический анализ термоядерной энергетики.

«Я думаю, что наука великолепна», — говорит Роулстон о прорыве. Однако остается множество инженерных препятствий. «Мы действительно не знаем, как будет выглядеть электростанция».

При таких темпах термоядерная энергия не появится достаточно скоро для администрации Байдена, которая стремится свести чистые выбросы парниковых газов в Америке к нулю к 2050 году — цель, которую, по мнению экспертов, необходимо достичь, чтобы избежать наихудших последствий изменения климата.

Энергия термоядерного синтеза уже давно будоражит воображение ученых-ядерщиков и инженеров. Технология будет работать путем «сплавления» легких элементов водорода в гелий, генерируя огромное количество энергии. Это тот же процесс, который питает Солнце, и он гораздо более эффективен, чем нынешняя технология ядерного «деления». Более того, термоядерные электростанции будут производить относительно мало ядерных отходов и могут работать на водороде, который легко найти в морской воде.

Десятиэтажный объект НИФ является самой мощной лазерной системой в мире. Он спроектирован так, чтобы направлять свои 192 луча на крошечный цилиндр из золота и обедненного урана. Внутри цилиндра находится алмазная капсула размером меньше горошины перца. В этой капсуле происходит волшебство: она наполнена двумя изотопами водорода, которые могут сливаться вместе, выделяя поразительное количество энергии.

Когда лазеры направляются на цель, они генерируют рентгеновские лучи, которые испаряют алмаз за крошечную долю секунды. Ударная волна от разрушения алмаза разрушает атомы водорода, заставляя их сливаться и выделять энергию.

НИФ впервые открылся в 2009 году, но его первые лазерные снимки не оправдали ожиданий. Водород в мишени не смог «загореться», и Министерству энергетики было мало что показать из вложенных им миллиардов.