Сверхмощные лазеры смогли запустить энергию термоядерного синтеза: на пороге новой эры
Внутри 10-этажного здания размером с три футбольных поля в Национальном центре зажигания Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса в Калифорнии находится массив из 192 лазеров, которые в совокупности могут доставить 1,9 мегаджоулей ультрафиолетовой лазерной энергии в крошечную камеру в центре. Их импульсы длятся миллиардную долю секунды, но сконцентрированные на чем-то совсем небольшом, они могут создавать огромные температуры и давления, которые в будущем могут запустить новый виток энергетической революции.
Как и во всех экспериментах по ядерному синтезу, идея состоит в том, чтобы воссоздать реакции, которые постоянно происходят внутри нашего Солнца. Внутри звезд экстремальные температура и давление объединяются, чтобы вызвать синтез отдельных атомов водорода в гелий, что в свою очередь высвобождает огромное количество энергии. Подход, применяемый в Национальном центре зажигания, известен как термоядерный синтез с инерционным удержанием, и с тех пор, как он был введен в эксплуатацию в 2009 году, мы стали свидетелями того, как ученые сделали несколько важных шагов в развитии данной методики.
Их работа началась с попадания в цель лазером мощностью в один мегаджоуль и демонстрации контроля над рассеивающими лучами в 2010 году, а затем в 2012 году был произведен рекордный лазерный выстрел мощностью 500 триллионов ватт. Большой прорыв произошел в 2014 году, когда команда NIF продемонстрировали одноразовый «прирост топлива», когда лазеры фокусировались на крошечной пластиковой капсуле, заполненной дейтерием и тритием, создавая реакцию, которая выделяла больше энергии, чем было затрачено – то есть доказали, что технически положительный выход все-таки возможен.
Это было важной вехой на пути к этапу, когда реакции синтеза должны были создать плазму, достаточно горячую, чтобы вызвать «эффект убегания», при котором реакции происходят снова и снова в самоподдерживающемся цикле. Как сообщает журнал Science, команда NIF провела целый ряд экспериментов, давших от 100 до 170 кДж полезной энергии.
Но теперь настало время для нового мощного прорыва: эксперименты, проведенные в начале августа, позволили собрать «урожай» в более 1,3 мегаджоулей. Работам, посвященным данному эксперименту, еще предстоит пройти рецензирование, однако первоначальный анализ указывает на восьмикратное улучшение результатов по сравнению с предыдущим раундом экспериментов – цель все ближе и ближе. Ожидается, что ученые приступят к следующим этапам работы в ближайшие месяцы.