Учёным из США впервые удалось сгенерировать больше энергии в ходе реакции управляемого термоядерного синтеза, чем потребляет установка, которая запускает слияние атомных ядер.

Работа ещё проходит экспертную оценку. Однако, если результаты подтвердят независимые специалисты, то можно будет с уверенностью сказать, что достигнута очень важная веха в развитии этой области энергетики.

Как сообщили исследователи на 63-м ежегодном собрании Американского физического общества, в реакции термоядерного синтеза был достигнут рекордный выход энергии в 1,3 мегаджоуля. Таким образом, впервые была превышена планка энергии, поглощаемой топливом, используемым для запуска термоядерной реакции.

Результат представляет собой значительное улучшение по сравнению с предыдущими экспериментами: выход энергии был в восемь раз больше, чем в экспериментах, проведённых всего несколько месяцев назад, и в 25 раз больше, чем в экспериментах, проведённых в 2018 году. Так что это огромное достижение для физиков Ливерморской национальной лаборатории США.

“Этот результат является историческим шагом вперёд в исследованиях термоядерного синтеза с инерционным удержанием. Он открывает принципиально новый режим для исследований и продвижения наших важнейших задач национальной безопасности”, – сказала Ким Будил (Kim Budil), директор Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса.

Термоядерный синтез с инерционным удержанием предполагает создание своего рода очень маленькой звезды (напомним, что именно термоядерные реакции согревают недра светил, а заодно и всего окружающего пространства).

Капсулу с “топливом” (дейтерем и тритием – тяжёлыми изотопами водорода) физики помещают в полую золотую камеру размером с ластик для карандашей (хольраум).

Хольраум.

Фото LLNL.

Затем 192 мощных лазерных луча направляются на хольраум. Стенки хольраума превращают это излучение в рентгеновские лучи. Они направляются на капсулу с топливом, нагревая и сжимая её до условий, сравнимых с условиями в центре звезды: температура более 100 миллионов градусов по Цельсию и давление выше 100 миллиардов атмосфер Земли. Так зажигается мини-звезда.

​Школьник запустил дома реакцию ядерного синтеза читайте также

Весь этот процесс занимает всего несколько миллиардных долей секунды.

Целью же всего этого сложного физического эксперимента является получение “бесплатной” энергии. Правда, загвоздка в том, что на зажигание мини-звезды её тратится невероятно много. Но учёные не теряют надежды, что в скором времени мини-светило сгенерирует больше энергии, чем поглотит установка.

Ход лучей внутри хольраума. Перевод Вести.Ru.

Иллюстрация LLNL

Эксперимент, проведённый 8 августа 2021 года, о котором рапортовали учёные, лишь чуть-чуть не дотянул до этой отметки. Входная мощность лазеров составляла 1,9 мегаджоуля.

Однако, согласно измерениям команды, топливная капсула поглощала в пять раз меньше энергии, чем генерировалось в процессе термоядерного синтеза.

Для этого физикам пришлось изменить дизайн хольраума и капсулы с топливом, улучшить точность лазеров, создать новые диагностические инструменты и так далее.

​Физики впервые изучили “звёздные” термоядерные реакции в лаборатории

В дальнейшем команда планирует провести дополнительные эксперименты, чтобы понять, смогут ли они воспроизвести свой результат. Также предстоит изучить происходящие процессы (“зажигание” и “горение” мини-звезды) более подробно, а ещё продумать, как можно снизить затраты энергии на нагрев стенок хольраума.

Результат также открывает новые возможности для экспериментальных исследований термоядерного синтеза.

“Этот результат является историческим, поскольку он представляет собой кульминацию многих десятилетий упорного труда, инноваций и изобретательности, крупномасштабной командной работы и неустанного внимания к конечной цели”, – сказал физик Йохан Френье (Johan Frenje) из Центра изучения плазмы и термоядерного синтеза Массачусетского технологического института.

К