Термоядерний синтез вперше дозволив отримати більше енергії, ніж було витрачено на його підтримку. Успіху добилися вчені центру National Ignition Facility, що працюють над запуском реакцій термоядерного синтезу, направляючи на дейтерій-тритієву мішень лазерне випромінювання. У ході експерименту вчені отримали зі злиття ядер на мегаджоуль більше енергії, ніж знадобилося енергії лазерного випромінювання. Про досягнення повідомляє Ліверморська національна лабораторія, на базі якої побудовано установку.
Мішень із дейтерій-тритієвим паливом. John Jett, Jake Long / LLNL
💡Оновлено об 11:19: У першому варіанті новини ми допустили ряд неточностей, зокрема вказали, що отримана у ході реакцій енергія була вищою за витрачену на роботу всієї установки. Насправді кількість отриманої термоядерним синтезом енергії перевищила енергію лазерного випромінювання, необхідного для його запуску. Ми виправили помилки і змінили заголовок. Просимо вибачення у наших читачів.
Що сталося?
На відміну від традиційних ядерних реакторів, що добувають енергію з реакцій розпаду, термоядерний синтез отримує енергію у ході злиття ядер. Такий підхід є безпечнішим та екологічнішим, однак поки не реалізованим на практиці — жодна установка ще не продемонструвала промислової потужності. Економічний сенс установка матиме лише за умови, що пройде так звану «межу беззбитковості»: значення відношення теплової потужності, що генерується реактором, до потужності, що витрачається на підтримку його роботи (Q), перевищуватиме одиницю.
Однак 5 грудня команда фізиків, яка працює на установці National Ignition Facility (NIF) у Ліверморській національній лабораторії Лоуренса, отримала у ході термоядерного синтезу 3,15 мегаджоуля енергії проти 2,05 мегаджоуля, згенерованої лазерним випромінюванням, що необхідне для запуску реакцій.
Наразі вони першими змогли виробити більше енергії у ході керованого термоядерного синтезу з інерційним утриманням плазми, аніж знадобилося енергії лазерного випромінювання. Попередній рекорд на NIF поставили у 2021 році, отримавши 70 відсотків енергії від затраченої лазерами.
Як це працює?
Необхідне для отримання енергії злиття ядер потребує надвисоких температур, щоб ядра атомів подолали сили електромагнітного відштовхування. Тому фізикам доводиться працювати із високотемпературною плазмою, яку необхідно розігріти та утримувати достатній час, щоб отримати стабільну реакцію. І на відміну від токамаків, що утримують плазму за допомогою магнітних полів, установка NIF використовує сили інерції.
Капсула, в якій знаходиться мішень для запуску реакцій. John Jett, Jake Long / LLNL
192 потужні лазери одночасно спрямовуються на мішень з дейтерій-тритієвим паливом, що запускає реакції термоядерного синтезу. Наразі NIF є найбільшою і найпотужнішою експериментальною установкою для здійснення керованого термоядерного синтезу з інерційним утриманням плазми.
Камера, де лазери потрапляють у мішень з паливом. John Jett, Jake Long / LLNL
Цю енергію можна використати?
Прорив, який здійснили фізики можна вважати подоланням «межі наукової беззбитковості» (scientific energy breakeven), адже сама установка не є реактором і створена виключно з дослідницькими цілями. Однак її результати допоможуть у досягненні економічної ефективності отримання енергії шляхом термоядерного синтезу.
Також раніше ми розповідали, як до термоядерного синтезу долучили і штучний інтелект. Розробники компанії DeepMind навчили нейромережу утримувати плазму у реальному токамаку.