Для створення того, що можна назвати мініатюрною зіркою, науковцям знадобилося 192 лазери, які були встановлені у федеральній урядовій будівлі з високим рівнем безпеки та розміром з футбольний стадіон, повідомляє The Washington Post. Лазери стріляли в невелику камеру, в якій містилася гранула водню розміром приблизно вдвічі менше за BB-кулю калібру 4,5 мм.
Під час випромінювання атомні частинки в газі зливалися разом і вивільняли більше енергії, ніж було використано лазерами. Це перше в історії термоядерної енергетики досягнення відбулося 5 грудня на об’єкті Ліверморської національної лабораторії імені Лоуренса в Північній Каліфорнії та було офіційно оголошено у вівторок на пресконференції у Вашингтоні. За словами офіційних осіб, це є важливою віхою в десятиліттях зусиль, спрямованих на використання ядерного синтезу, джерела енергії, яке має потенціал для створення великої кількості чистої електроенергії.
Оголошення про експериментальний успіх супроводжується застереженнями. Може пройти ще багато років, перш ніж ця технологія буде застосована для повсякденного використання. Це був більше науковий експеримент, ніж демонстрація практичної можливості використання технології.
З усім тим, це був перший випадок, коли комусь вдалося створити чистий приріст енергії. Експеримент доставив 2,05 мегаджоулів енергії до мішені лазерів і призвів до 3,15 мегаджоуля енергії на виході, повідомили офіційні особи. По суті, два на вході, три на виході.
«Це знакове досягнення», – сказала міністр енергетики Дженніфер Гранхолм в штаб-квартирі міністерства у вівторок. Департамент керує Ліверморською лабораторією та її Національним комплексом лазерних термоядерних реакцій, де проходив експеримент. «Ця віха, безсумнівно, призведе до ще більших відкриттів. … Саме так виглядає лідерство Америки».
Вказуючи на виклики, які стоять попереду для реального застосування технології, результати не враховують 300 мегаджоулів енергії, необхідних для створення лазерів в першу чергу.
Це не єдиний експеримент з отримання термоядерного синтезу, і зараз відбувається щось на кшталт перегонів, щоб побачити, який метод працює найкраще. Протягом десятиліть в цій галузі домінували експерименти з термоядерного синтезу за участю потужних магнітів, а не лазерів.
«Я не впевнений, що магнітний термоядерний синтез переможе [лазерний]», – сказав Стівен Коулі, директор Принстонської лабораторії фізики плазми Міністерства енергетики, яка використовує магніти у своїх експериментах з термоядерного синтезу. «Я думаю, що термоядерний синтез настільки важливий, що ми повинні мати принаймні дві технології, які змагаються за його завершення. Одна з них повинна закінчитися літаком, а інша – “Гінденбургом”».
Адміністрація Байдена агресивно просуває інвестиції в технології чистої енергії, такі як термоядерний синтез, до практичного розгортання яких ще багато років. Вчені попереджають, що хоча термоядерна енергія має потенціал для забезпечення цілодобового постачання електроенергії без забруднення або радіоактивних ризиків традиційних вугільних, газових і атомних електростанцій, пройде багато часу, перш ніж будь-яка з них буде доставлена в мережу.
«Можливо, десятиліття», – сказав Кім Буділ, директор Ліверморської лабораторії Лоуренса. «Не п’ять десятиліть, як ми говорили раніше. Я думаю, що це виходить на перший план. І, ймовірно, при узгоджених зусиллях та інвестиціях, кілька десятиліть досліджень основних технологій можуть поставити нас в положення, коли ми зможемо побудувати електростанцію».
Реакція, яку вчені отримали в Національному комплексі лазерних термоядерних реакцій, вимагала запуску величезної лазерної системи, яка була побудована лише після величезних перевитрат і багаторічних затримок. Ця подія спричинила новий виток дебатів про те, як далеко має зайти уряд в інкубації багатомільярдних перспективних технологій, які, можливо, ніколи не знайдуть комерційного застосування, але можуть змінити світ, якщо вони з’являться на ринку.
Виробництво електроенергії з ядерного синтезу вимагатиме реакції, про яку повідомлялося у вівторок і яка називається «термоядерним запалюванням», щосекунди протягом усього дня. Досягнення цього було б монументальним інженерним подвигом. Адже лише виробництво частки секунди чистого приросту енергії, як це відбулося під час експерименту в Ліверморській лабораторії, створює таке велике навантаження на дороге устаткування, що процес має тенденцію до його поломки.
Комерційна термоядерна енергетика роками була маргінальним заняттям на тлі невтішних результатів у національних лабораторіях і постійних погроз, що фінансування термоядерних експериментів буде скасовано.
«У нас були важкі часи», – сказала депутат Зої Лофгрен, демократ з району затоки, яка боролася з численними спробами скасувати фінансування Національного комплексу лазерних термоядерних реакцій. «Бачити, що вони досягли термоядерного запалювання — це казково. Це глибокий прорив, який приносить привабливу обіцянку, що ми зможемо створити екологічно чисте, по суті, безмежне джерело енергії».
Чи буде ця обіцянка коли-небудь виконана, гаряче обговорюється серед вчених.
«Виробництво корисної енергії з мініатюрних термоядерних вибухів все ще стикається з величезними інженерними проблемами, і ми не знаємо, чи вдасться їх подолати», – сказав Ян Хатчінсон, професор ядерної науки та техніки в Массачусетському технологічному інституті (MIT).
Зараз вчені зосередяться на пошуку більш практичних і доступних способів відтворення термоядерної реакції, яка живить Сонце. У ядрі Сонця величезний тиск змушує ядра водню збиратися разом. Вони об’єднуються для створення гелію та інших легких елементів, перетворюючи частину маси в енергію.
Це настільки ефективний спосіб виробництва енергії, що він дозволив Сонцю горіти з постійною швидкістю протягом багатьох мільярдів років, достатньо довго, щоб життя з’явилося і розвивалося на нашій зігрітій Сонцем планеті, розташованій приблизно за 149,6 мільйона кілометрів від нього.
Ядерний синтез також дозволяє водневим бомбам спричиняти надзвичайно сильні вибухи. Такі термоядерні бомби набагато потужніші, ніж атомні, які використовують ядерний поділ, та в яких атоми розщеплюються, а не зливаються.
Використання ядерного синтезу в мирних цілях було технологічною метою протягом десятиліть. Експериментальні термоядерні реактори нагрівають плазму — вільні електрони та атомні ядра — до температур, що перевищують 100 мільйонів градусів за Цельсієм, гарячіше, ніж ядро Сонця.
Наступним кроком є утримання цієї гарячої плазми в крихітному просторі, де атомні частинки потенційно можуть пройти реакцію синтезу. Це можна зробити різними способами, що відображено в різних бізнес-планах енергетичних стартапів, які сподіваються з часом використовувати енергію термоядерного синтезу в електромережі.
Історія досліджень в галузі термоядерної енергетики — це історія поступових досягнень і періодичних розчарувань.
Це була довга і дорога робота, яка в основному фінансувалась урядом США, а також урядами інших країн, і попереду ще довгий шлях. Стандартний жарт у цій галузі полягає в тому, що комерційно доступна енергія термоядерного синтезу завжди знаходиться за 20 років (або близько того) від нас.
Джерело: www.mezha.media