Американски учени с пробив в областта на термоядрения синтез

Министерство на енергетиката на САЩ (DOE) и Националната администрация по ядрена безопасност (NNSA) съобщиха за пробив в областта на управляемия термоядрен синтез.

Учените от  Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) на 5 декември са провели „първият в историята експеримент на контролиран синтез, при който е постигнат пробив – произведената енергия от лазер в рамките на този синтез е повече от енергията за активирането му.

Според министъра на енергетиката на САЩ Jennifer M. Granholm, работата на учените „ще ни помогне да решим най-сложните и насъщни проблеми на човечеството, такива като осигуряване на чиста енергия за борбата с измененията на климата и поддържане на ядрено възпиране без ядрени опити“.

„Имаме теоретично разбиране за синтеза повече от век, но пътят от знанието до действието може да бъде дълъг и труден. Днешният важен момент показва, какво може да постигнем с постоянство“, коментира Dr. Arati Prabhakar, главен съветник по наука и технологии на президента на Съединените щати и директор на Службата за политика в областта на науката и технологиите към Белия дом.

През 1960-те години група учени, пионери в областта си от LLNL излязоха с хипотезата, че лазерът може да се използва за предизвикване на термоядрен синтез в лабораторни условия. Под ръководството на John Nuckolls , който по-късно заема поста директор на LLNL от 1988 до 1994 година тази революционна идея еволюира в „синтез с инерционно ограничаване“ (inertial confinement fusion),  поставяйки началото на повече от 60 години изследвания и разработки в лазери, оптика, диагностика, компютърно моделиране, симулации и др.

За реализиране на тази концепция LLNL изгради серия от все по-мощни лазерни системи, водещи до създаването на NIF (National Ignition Facility), най-голямата и най-мощна лазерна система в света. NIF, която е разположена в Ливърмор, Калифорния е с размерите на спортен стадион и използва мощни лазерни лъчи, за създаване на температура и налягане, подобни на тези в ядрата на звезди и гигантски планети, както и вътрешността на експлодиращи ядрени оръжия.

В експеримента на LLNL за изразходваната енергия в размер на 2,05 мегаджаула (MJ) се получава 3,15 MJ термоядрена енергия.

В изявлението се отбелязва, че за създаване на просто и достъпно устройство за „енергийно снабдяване на домакинствата и предприятията“  все още са необходими много напредничави научни и технологични разработки.

Министерството на енергетиката в момента рестартира широкомащабна координирана програма за термоядрен синтез в Съединените щати. В съчетание с инвестиции от частния сектор, това ще осигури голям тласък за бързото преминаване към комерсиализация на термоядрения синтез.

Изследователските и конструкторските разработки в тази област продължават от 60-70 години, но досега не е било възможно да бъде създадено нищо, което да е подходящо за практическо приложение в енергийния сектор, винаги са необходими определени подобрения. В резултат на това стана популярна шегата: „Винаги остават 40 години преди началото на термоядрения синтез“.

Ново постижение може би ще скъси дистанцията.

През последните години имаше вълна от частни инвестиции в синтеза. Само през 12-те месеца до края на юни компаниите, участващи в термоядрената индустрия, са набрали 2,83 милиарда долара инвестиции, според Fusion Industry Association, с което общите инвестиции на частния сектор до момента достигат близо 4,9 милиарда долара.

През 2020 г. американският нефтен и газов концерн Chevron обяви инвестиция в базираната в Сиатъл стартираща компания Zap Energy Inc., която разработва „модулен ядрен реактор от следващо поколение с иновативен подход за усъвършенстване на рентабилен, гъвкав и комерсиално мащабируем термоядрен синтез“.

През септември 2021 г. Commonwealth Fusion Systems (CFS) и Центърът за плазмени изследвания и синтез на Масачузетския технологичен институт (MIT) обявиха успешното тестване на най-силния в света високотемпературен свръхпроводящ магнит (HTS), ключова технология за устройство която има за цел да „отвори пътя към чиста търговска термоядрена енергия за света“. Акционерите на CFS включват Breakthrough Energy Ventures на основателя на Microsoft Бил Гейтс, Google, петролните и газови компании ENI и Equinor.