Наука
Никита Логинов

В США установили рекорд в термоядерном синтезе — мощность реакции в 440 тысяч раз превысила мощность крупнейшей ГЭС мира

Комплекс NIF запускает термоядерную реакцию с помощью лазеров и возвращает 70% затраченной энергии.

Усилители лазеров термоядерного комплекса NIF во время работы Фото Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса

Специалисты Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса добились рекордных показателей «горения» термоядерного топлива — в течение 100 триллионных долей секунды выделилось более 1,3 мегаджоуля энергии. Таким образом, мощность вспышки при слиянии атомов водорода в гелий превысила 10 квадриллионов ватт, сообщают учёные на официальном сайте лаборатории.

Как установили рекорд

Комплекс NIF (National Ignition Facility) состоит из 192 мощных лазеров, направленных в центр камеры зажигания. Туда учёные помещают маленькую таблетку с термоядерным топливом — дейтерием и тритием, двумя разновидностями (изотопами) водорода.

При запуске NIF лазеры светят на таблетку со всех сторон, мгновенно накаляют её до состояния плазмы и сжимают до сферы шириной с человеческий волос. Образуется ударная волна, которая сходится в центр сферы и создаёт давление, достаточное чтобы атомы водорода начали сливаться в гелий — таким образом, происходит термоядерная реакция.

Камера зажигания комплекса NIF Фото Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса

Этот метод называется инерциальным термоядерным синтезом, он принципиально отличается от магнитного удержания плазмы, на котором работают более популярные токамаки — установки в виде «бублика». Концепцию токамаков предложили советские физики в середине 1950-х годов, сейчас такой подход используют международный проект ITER, китайский термоядерный реактор EAST и корейский KSTAR.

Токамаки создают термоядерную реакцию внутри тороидальной вакуумной камеры — там плазма раскаляется до десятков или сотен миллионов градусов, что позволяет сталкивать ядра атомов водорода и превращать их в гелий с выделением энергии. Но в токамаках всё ещё не получается долго удерживать плазму магнитным полем — она «липнет» к стенкам камеры и гаснет.

Насколько это событие приближает к термоядерным электростанциям

Рекордная вспышка выделила всего 70% той энергии, которую комплекс NIF затратил на её создание — то есть, полноценного «термоядерного зажигания» всё ещё не случилось. Но учёные считают это серьёзным достижением на пути к получению термоядерной энергии инерциальным способом — специалисты лаборатории кратно наращивают выходную мощность комплекса.

Ещё в 2012 году NIF не мог добиться начала термоядерной реакции, из-за чего его посчитали бесперспективным и хотели закрыть. В 2013 году реакция произошла, но выделила лишь 0,73% затраченной энергии. А сейчас комплекс выдал в восемь раз больше энергии, чем во время своего предыдущего рекорда весной 2021 года, и достиг эффективности в 70%. Это даёт физикам повод для оптимизма — они предполагают, что NIF «подошёл к порогу» зажигания реакции, которое открывает путь к термоядерной энергетике.

#новости #энергетика #физика #сша