После нескольких поколений попыток получить энергию звезды на Земле в середине декабрьской ночи произошел успешный термоядерный синтез, который завершился за 20 миллиардных долей секунды.
Это более чем в 100 миллиардов раз короче, чем первый 12-секундный полет братьев Райт, но это краткий, сияющий момент, который может иметь еще большие последствия для человечества.
Но в то время как научные группы Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса все еще сравнивают этот момент с братьями Райт, мы помним это название только потому, что их третий полет длился в небе 39 минут.
Реакция ядерного синтеза должна быть повторена, расширена и масштабирована, прежде чем сравнение подтвердится. И гонка за тем, чтобы это сработало, продолжается.
“Но именно это делает все таким захватывающим, верно?” - рассказала
ведущий ученый Тэмми Ма. “Потенциал чистой, изобильной, безграничной и доступной по цене энергии настолько велик. Это будет нелегко. Но оно того стоит”.
Офис Ма представляет собой гигантскую коробку с лазерами размером с три футбольных поля, расположенную в углу лаборатории площадью 7000 акров (28,3 кв. км.) в Ливерморе. По высоким белым потолкам тянутся километры квадратных трубок, содержащих 192 самых мощных лазера в мире, и все они змеятся к круглой комнате в центре.
Самая середина этой камеры-мишени становится самым жарким местом в Солнечной системе каждый раз, когда они проводят эксперимент по термоядерному синтезу, и она покрыта таким количеством сверкающего оборудования, что Джей Джей Абрамс использовал его для изображения варп-ядра американского корабля “Энтерпрайз” в фильме "Звездный путь во тьму".
Из-за постоянных задержек и перерасхода средств критики в Конгрессе иронично прозвали Национальный центр воспламенения “Национальным почти воспламеняющимся центром”, или “НАИВНЫМ”. Если бы не его работа по изучению ядерного оружия без необходимости проведения испытательных взрывов, программа могла бы лишиться финансирования много лет назад.
Но теперь, впервые с момента открытия в 1997 году, Национальный центр воспламенения наконец-то может оправдать свое название. В декабре 192 самых мощных лазера в мире нагрели крошечную частичку атомов водорода с такой силой, что они слились вместе, образовав гелий и — самое главное — избыток энергии.
Чуть более 2 мегаджоулей энергии, поступивших в камеру—мишень, превратились в 3,15 мегаджоуля, высвобожденной энергии - скромный прирост около 50%, но достаточный, чтобы войти в историю и позволить ученым назвать эксперимент по-настоящему успешным.
С тех пор все пять попыток повторить это не увенчались успехом.
“Мы многому научились благодаря этим экспериментам”, - сказала директор Lawrence Livermore Кимберли Будил во время празднования декабрьского ignition. “И мы очень уверены, что снова преодолеем этот порог. Но на данный момент это все еще в значительной степени научно-исследовательский проект”.
В то время как некоторые из неудачных выстрелов потребляли меньше энергии, чем успешный, другие не смогли воссоздать точность алмазных капсул, используемых для удержания атомов водорода.
“Мы внесли ряд изменений, чтобы попытаться компенсировать тот факт, что капсулы не были идеальными, и некоторые из них работали лучше, чем другие”. - сказал Будил. - И поэтому надежда всегда есть. Но если вы посмотрите на историю экспериментов, которые мы проводили, то увидите, что очень небольшие изменения на входных данных приводят к очень большим изменениям производительности на выходе”.
“Каждый раз, когда мы делаем снимок, мы становимся самым жарким местом в Солнечной системе”, - сказала Ма, указывая на километры зеркал, которые могут преобразовать электроэнергию стоимостью 14 долларов в мощность, “в тысячу раз превышающую мощность всей электросети США". Но у вас дома лампы не мигают, когда мы проводим эксперимент, потому что мы забираем огромное количество энергии и сжимаем ее за наносекунды”.
Весь объект был построен по технологии 20-летней давности, и Ма сказал, что если бы они восстановили его сегодня - или построили законную термоядерную электростанцию — “вы бы использовали новую технологию, которая намного эффективнее, могла бы работать с гораздо большей скоростью, с более высоким КПД и очень высокой точностью.”
До сих пор область термоядерного синтеза была в основном разделена на те, которые используют лазеры для зажигания искр, подобных серии петард, и те, которые используют магниты, достаточно сильные, чтобы поднять авианосец, для управления потоками плазмы, обтекающими машину в форме пончика, называемую токамаком.
В 2021 году ученые, работающие недалеко от Оксфорда, использовали магнитный метод для получения рекордного количества устойчивой энергии в течение пяти секунд.
“Через десять лет они будут там, где мы были десять лет назад”, — сказал Бруно Ван Вонтергем, операционный менеджер NIF, что свидетельствует о том, насколько конкурентоспособной становится растущая гонка фьюжн.
Еще до декабрьского успешного запуска частные инвестиции в технологию fusion в 2021 году утроились, и десятки стартапов пытались решить бесконечные проблемы fusion новыми способами. Один ванкуверский стартап пытается использовать водоворот жидкого металла для управления нейтронами, в то время как выпускники Ливерморской лаборатории Лоуренса выдвинули идею создания небольших модульных термоядерных реакторов и считают Билла Гейтса и Shell Oil инвесторами.
Helion Energy дает самые смелые обещания из всех стартапов и привлекает самых крупных спонсоров в области технологий, включая инвестиции в размере 375 миллионов долларов от Сэма Альтмана, генерального директора Open AI. Компания Helion утверждает, что ее прототип в форме огромной гантели будет выстреливать плазменные кольца со скоростью миллион миль в час и продемонстрирует способность производить электричество путем термоядерного синтеза к следующему году.
После того, как Microsoft объявила в среду об обязательстве закупить у нее 50 мегаватт электроэнергии в 2028 году, Helion заявляет, что построит свой первый завод в штате Вашингтон. Но это первое в своем роде соглашение о покупке fusion power является скромным, на его долю приходится всего около 0,04% чистой мощности, приобретенной Microsoft в 2022 году.
Международное агентство по атомной энергии ожидает, что электричество в результате термоядерного синтеза будет вырабатываться не ранее второй половины столетия, и как бы ни было сложно контролировать раскаленную на солнце плазму, столь же трудно контролировать затраты на ее производство.
“На данный момент мы тратим огромное количество времени и денег на каждый проводимый нами эксперимент”, - сказал Джереми Читтенден, содиректор Центра исследований инерционного термоядерного синтеза при Имперском колледже в Лондоне. “Нам нужно значительно снизить стоимость”.
Теперь, когда у них наступил момент братьев Райт, Ма убеждена, что мир в конечном итоге будет летать, работать и жить на термоядерном топливе.
“Если мы, как США, решим, что собираемся это сделать, мы сможем это сделать. Это всего лишь вопрос времени. Это вопрос денег, - сказала Ма. “Это выбор, который мы должны сделать вместе. И я действительно верю, что мы увидим это в ближайшие несколько десятилетий.
спасибо,это интересно