На сайте Phys.org размещена статья "Nuclear fusion: how scientists can turn latest breakthrough into a new clean power source" - "Термоядерный синтез: как ученые могут превратить последний прорыв в новый экологически чистый источник энергии".

Портал BelNET уже писал здесь и здесь о том, что исследователи в США, наконец, выполнили задачу, поставленную несколько десятилетий назад: достижение «зажигания» — получение большего количества энергии, чем вложено с помощью ядерного синтеза. Что это на самом деле означает для возможности создания неограниченного количества чистой энергии, и что еще должно произойти, чтобы достичь этого?

Давайте взглянем на детали точно, что было достигнуто. Исследователи использовали мощный лазер с энергией 2,05 МДж энергии в крошечную мишень, содержащую термоядерное топливо, что заставило легкие атомные ядра в топливе вместе создавать более тяжелые ядра, высвобождая при этом 3,15 МДж энергии. Это соответствует коэффициенту усиления около 1,5 (2,05 x 1,5 = 3,1). Это такой мощный всплеск энергии, что за долю секунды горящее термоядерное топливо произвело в десять тысяч раз больше энергии, чем совокупная мощность каждой электростанции на Земле.

Исследования в области термоядерного синтеза делятся на два основных направления: термоядерный синтез, управляемый лазером, и термоядерный синтез с магнитным удержанием. Магнитное удержание включает в себя левитацию термоядерного топлива в виде плазмы (заряженного газа) с использованием сильного магнитного поля. Лазерный синтез включает в себя взрыв крошечных капсул термоядерного топлива до невероятно высокой плотности, после чего горение происходит настолько быстро, что может быть высвобождено значительное количество энергии до того, как топливо успеет разлететься на части. В обоих случаях топливо должно быть нагрето до температуры в десятки миллионов градусов Цельсия, чтобы оно начало гореть. Именно это требование в большей степени, чем любое другое, затрудняет достижение цели.

Лазерный синтез, использованный сейчас — это импульсная технология, и огромным препятствием является так называемая частота повторения лазера. Энергия высвобождается интенсивными вспышками, длящимися намного меньше одной миллиардной доли секунды, которые должны повторяться несколько раз в секунду, чтобы обеспечить требуемую выходную мощность.

Еще одна проблема для лазерного синтеза — снижение стоимости мишеней, каждая из которых стоит столько же, сколько новый автомобиль. Каждый раз при срабатывании лазера требуется новая мишень. Мишени, используемые сейчас, основаны на методе, при котором сначала преобразуется энергия лазера в рентгеновские лучи, которые затем взрывает капсулу термоядерного топлива внутри мишени. Это добавляет как сложности, так и стоимости.

Топливо (дейтерий и тритий) выделяет большую часть своей энергии в виде высокоэнергетических нейтронов, которые взаимодействуют с материалами в корпусе реактора, изменяя их состав и микроскопическую структуру.

Это может создать серьезные проблемы для оптических компонентов, которые должны эффективно передавать или отражать лазерный свет. Некоторые ученые рассматривают возможность управления аналогичной физикой альтернативными средствами, возможно, напрямую используя импульсную электрическую энергию или сфокусированные пучки ионов (заряженных атомов).

До создания работающего реактора еще далеко. Термоядерная энергия на протяжении десятилетий казалась недосягаемым призом. Хотя серьезные проблемы остаются, но исследователи активно работают над улучшением лазерной технологии и конструкции реактора. Прорывы неизбежно приведут к дальнейшему прогрессу в создании электростанций на основе ядерного синтеза. И исследователи теперь чувствуют, что они могут увидеть термоядерный синтез, обеспечивающий энергосистему, в течение их собственной жизни.