Имея 192 лазера и температуру более чем в три раза выше, чем в центре Солнца, ученые достигли — по крайней мере, на долю секунды — ключевого рубежа на долгом пути к почти экологически чистой термоядерной энергии.

Исследователи из Национального центра воспламенения в Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса в Калифорнии смогли инициировать термоядерную реакцию , которая ненадолго поддерживалась сама по себе — большой подвиг, потому что синтез требует таких высоких температур и давлений, что он легко выходит из строя.

Конечная цель, до которой еще далеко, состоит в том, чтобы генерировать энергию так же, как солнце вырабатывает тепло, сталкивая атомы водорода так близко друг к другу, что они объединяются в гелий, который высвобождает потоки энергии .

Группа из более чем 100 ученых опубликовала результаты четырех экспериментов, в ходе которых было достигнуто то, что известно как горящая плазма, в журнале Nature , издаваемом в среду . С этими результатами, а также с предварительными результатами последующих экспериментов, объявленными в августе прошлого года, ученые говорят, что они находятся на пороге еще большего прогресса: воспламенения. Именно тогда топливо может продолжать «гореть» само по себе и производить больше энергии, чем необходимо для запуска начальной реакции.

«Мы очень близки к следующему шагу», — сказал ведущий автор исследования Алекс Зилстра, физик-экспериментатор из Ливермора.

Ядерный синтез объединяет два типа водорода, присутствующие в молекулах воды. Когда они сливаются, «небольшое количество (миллиграммы) топлива производит огромное количество энергии, и оно также очень «чисто», поскольку не производит радиоактивных отходов», — сказала Кэролин Куранц, физик-экспериментатор плазмы из Мичиганского университета, которая не участвовала в эксперименте. исследования. «По сути, это безграничная чистая энергия , которую можно использовать где угодно», — сказала она.

Исследователи по всему миру десятилетиями работали над этой технологией, пробуя разные подходы. Тридцать пять стран сотрудничают в проекте на юге Франции под названием «Международный термоядерный экспериментальный реактор», в котором используются огромные магниты для управления перегретой плазмой. Ожидается, что он начнет работать в 2026 году.

Более ранние эксперименты в Соединенных Штатах и ​​Великобритании позволили синтезировать атомы, но не достигли самонагрева, сказал Стивен Коули, директор Принстонской лаборатории физики плазмы, который не участвовал в этом исследовании.

Но пока не делайте ставку на синтез.

«Результат с научной точки зрения очень интересен для нас», — сказал соавтор исследования Омар Харрикейн, главный научный сотрудник программы Лоуренса Ливермора. «Но мы далеки от полезной энергии».

Может быть, десятилетия, сказал он.

Уже несколько лет прошло в лаборатории, которая прямо из «Звездного пути» — в одном из фильмов лаборатория использовалась в качестве фона для машинного отделения «Энтерпрайза» — и много неудачных попыток добраться до этой точки. Помогла одна корректировка: исследователи увеличили топливную капсулу примерно на 10%. Теперь это до размера BB.

Эта капсула помещается в крошечную золотую металлическую банку, на которую исследователи нацеливают 192 лазера. Они нагревают его примерно до 100 миллионов градусов, создавая давление внутри капсулы примерно на 50% больше, чем внутри центра Солнца. Эти эксперименты создали горящую плазму, которая длилась всего одну триллионную долю секунды, но этого было достаточно, чтобы считаться успешным, сказал Зилстра.

В целом четыре эксперимента в исследовании Nature , проведенные в ноябре 2020 года и феврале 2021 года, произвели целых 0,17 мегаджоулей энергии. Это намного больше, чем в предыдущих попытках, но все же меньше одной десятой энергии, используемой для запуска процесса. — сказала Зилстра. Энергии мегаджоуля достаточно, чтобы нагреть галлон воды на 100 градусов по Фаренгейту (38 градусов по Цельсию).

Согласно правительственному пресс-релизу, предварительные результаты экспериментов, проведенных позже в 2021 году, которые все еще изучаются другими учеными, увеличили выход энергии до 1,3 мегаджоулей и длились 100 триллионных долей секунды. Но даже это меньше 1,9 мегаджоулей, необходимых для безубыточности.

«Главная проблема с термоядерным синтезом заключается в том, что это сложно», — сказал Коули из Принстона. «В противном случае это может быть идеальный способ производства энергии — устойчивой, обильной, безопасной и с минимальным воздействием на окружающую среду».