Министерство энергетики США объявило о «крупном прорыве» в Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса, одном из нескольких научных объектов в мире, где исследователи пытаются разработать возможность использования энергии управляемого термоядерного синтеза.

Это технология, которая может однажды ускорить отказ планеты от ископаемого топлива, вносящего основной вклад в изменение климата. Но разработчики технологии на протяжении долгого времени сталкиваются с рядом трудностей.

ЧТО ТАКОЕ ЯДЕРНЫЙ СИНТЕЗ?

Посмотрите в небо. Термоядерный синтез происходит прямо над вами, питая Солнце и другие звезды.

Реакция ядерного синтеза происходит, когда два лёгких ядра сливаются, образуя одно более тяжелое ядро. По данным министерства энергетики США, поскольку совокупная масса нового ядра меньше массы двух исходных ядер, остаточная масса высвобождается в виде энергии.

В случае с Солнцем его высокие температуры — миллионы градусов по Цельсию — и давление, создаваемое его гравитацией, позволяют атомам, которые в противном случае отталкивали бы друг друга, сплавляться.

Учёные давно поняли, как работает ядерный синтез, и пытались воспроизвести этот процесс на Земле ещё в 1930-х годах. Сейчас усилия сосредоточены на синтезе пары изотопов водорода — дейтерия и трития. По данным министерства энергетики, эта конкретная комбинация высвобождает «намного больше энергии, чем большинство других реакций синтеза» и для неё требуется меньше тепла.

КАКУЮ ЭТО ИМЕЕТ ЦЕННОСТЬ?

Дэниел Каммен, профессор энергетики и общества в Калифорнийском университете в Беркли, говорит, что ядерный синтез открывает возможность «практически неограниченного» топлива, если эту технологию можно будет сделать коммерчески жизнеспособной. Необходимые элементы доступны в морской воде.

Это также процесс, который не производит радиоактивных отходов ядерного деления, говорит Каммен.

КАК УЧЕНЫЕ ПЫТАЮТСЯ ДОБИТЬСЯ РЕЗУЛЬТАТА?

Один из способов, которым учёные пытались воссоздать ядерный синтез, включает в себя токамак — вакуумную камеру в форме пончика, в которой используются мощные магниты для превращения топлива в перегретую плазму (её температура — от 150 до 300 миллионов градусов по Цельсию), где может произойти синтез.

Ливерморская лаборатория использует другую технику: исследователи запускают 192-лучевой лазер в небольшую капсулу, заполненную дейтериево-тритиевым топливом.

Лаборатория сообщила, что испытание в августе 2021 года произвело 1,35 мегаджоуля энергии синтеза — около 70 % энергии, выпущенной в цель. По данным учёных, несколько последующих экспериментов показали снижение результативности, но исследователи полагали, что определили способы улучшения качества топливной капсулы и симметрии лазеров.

«Самая важная особенность в случае осуществления перехода ядерного синтеза от теории к коммерческой реальности — это получение большего количества энергии на выходе, чем на входе», — сказал Каммен.