Дешевый термояд: канадские инженеры создают реактор без лазеров и сверхпроводимости

Термоядерный синтез в целом происходит так: в активную зону реактора помещают плазму (как правило, атомы дейтерия и трития) и сжимают достаточно сильно, чтобы ядра атомов начали соединяться, образуя более тяжелые ядра. При этом высвобождается энергия.

Для этого топливо сначала нужно превратить в плазму и удержать в зоне реакции. Делать это можно разными способами.

Вы наверняка много слышали о токамаках. В реакторах такого типа топливо удерживают в активной зоне с помощью магнитных полей и токов, индуцированных в самой плазме. Токамак оказалось относительно просто создать, поэтому на сегодняшний день это самая изученная и разработанная технология термоядерного синтеза.

Кроме них, существуют еще стеллараторы – в таких реакторах плазму удерживают только внешние магнитные поля без индуцированных токов. В теории, в стеллараторах можно дольше удерживать плазму, но на практике создать их оказалось труднее. Однако и в этой области недавно наметился прогресс: стартап Proxima Energy разработал и опубликовал чертежи первого коммерческого стелларатора.

General Fusion использует третий вариант: магнитно-инерционное удержание плазмы (MTF, Magnetized Target Fusion). Топливо помещают в активную зону и разогревают до состояния плазмы, удерживая магнитными полями, а затем быстро сжимают, чтобы увеличить плотность и температуру. Считается, что в таком исполнении термоядерный синтез можно проводить при более низких температурах, причем плазма удерживается в активной зоне дольше.

Какой бы метод ни был выбран, он требует дорогостоящего оборудования. Магнитные поля создаются с помощью сверхпроводящих магнитов, а для сжатия в инерциальном методе применяют высокомощные лазеры.

General Fusion надеется сократить стоимость реактора, заменив лазеры и сложные магнитные системы на механическое сжатие. В разработанном им реакторе Lawson Machine 26 (LM26) активная зона наполнена сжиженным литием. В начале реакции с помощью магнитных полей в нем создается полость, в которую впрыскивается плазма. Затем с помощью пара всего за пять миллисекунд нагнетается давление, достаточное для начала термоядерного синтеза.

Стартап работает над своей технологией еще с 2002 года и пока не достиг окончательного успеха.

В 2022 году ему удалось наладить формирование полости под плазму в расплаве лития.

Теперь новое достижение – в полость удалось впрыснуть плазму. «В отличие от других подходов, MTF разработана с нуля для получения практической энергии, – цитирует компания своего руководителя Грега Твинни. – Наш путь к чистой термоядерной энергии более прост и прямолинеен по сравнению с аналогичными технологиями».

На следующих шагах, разработчики будут постепенно увеличивать степень сжатия плазмы, доведя температуру сначала до 10 миллионов градусов, затем до 100 миллионов градусов, пока не получат отдачу энергии. По их расчетам, в следующем десятилетии станет возможно получать электроэнергию от реактора MTF.

При этом MTF пока отстает от тех же токамаков: начиная с 2022 года, в них удается проводить термоядерную реакцию и получать энергию, хотя пока только в рамках экспериментов.

По материалам Interesting Engineering и General Fusion.