Ученые из США впервые получили от термоядерного синтеза больше энергии, чем на него потратили
Таким образом, говорят исследователи, им удалось преодолеть важнейшее препятствие в работе над технологией, которая теоретически может дать человечеству почти неиссякаемый источник экологически чистой энергии.
Эксперимент произвели ученые Ливерморской национальной лаборатории им. Э. Лоуренса в Калифорнии. Его стоимость составила 3,5 млрд долларов.
Впрочем, по словам экспертов, пока до момента, когда подобные реакторы действительно смогут производить электроэнергию для потребителей, еще очень далеко.
Профессор физики плазмы Джереми Читтенден из Имперского колледжа Лондона в интервью Би-би-си назвал заявление американских ученых "настоящим прорывом", который показывает, что "заветная мечта термоядерного синтеза действительно осуществима".
Как работает экспериментальный реактор?
- Небольшой объем водорода помещается в капсулу размером примерно с горошину.
- После этого водород разогревают и сжимают с помощью мощнейшего лазера со 192 лучами.
- Температура капсулы с газом достигает 100 млн градусов Цельсия, что жарче, чем в центре Солнца.
- Возникает давление, превышающее земное в 100 млрд раз.
- В этих условиях начинается термоядерная реакция, которая приводит к выделению энергии.
При этом Читтенден напомнил, что энергии, которая была получена в результате эксперимента, хватит только, чтобы вскипятить 10-15 чайников воды, - и при этом на него потратили миллиарды долларов. "Если мы хотим добиться появления электростанций [основанных на термоядерном синтезе], нам придется производить такие эксперименты каждую секунду. И сейчас для подготовки каждого из них нужен целый день", - говорит эксперт.
Кроме того, при подсчете общего объема полученной от синтеза энергии не учитывалась энергия, затраченная на работу лазера. А ее ушло больше, чем выделилось за счет термоядерной реакции.
Почему это важно
Существующие на сегодняшний день АЭС производят энергию за счет цепной ядерной реакции, то есть управляемого процесса расщепления атомов урана, сопровождающегося выделением значительного количества энергии (а также радиоактивных отходов).
Термоядерный синтез - обратный процесс, при котором атомы сливаются друг с другом, образуя новый химический элемент (не путать с соединением). Эта реакция, практически не оставляющая никаких вредных выбросов, сопровождается еще более мощным выделением энергии.
Контролировать высвобождаемую энергию настолько сложно, что вот уже более полувека физики пытаются сделать это на практике - но пока ученым удавались лишь экспериментальные образцы.
Именно ядерный синтез питает энергией звезды видимой нам Вселенной (включая и наше Солнце), в недрах которых атомы водорода буквально вдавливает друг в друга чудовищная гравитация, что позволяет поддерживать реакцию на протяжении миллиардов лет.
Однако воспроизвести слияние ядер в лабораторных условиях, мягко говоря, непросто.
Основная проблема с существующими экспериментальными реакторами состоит в том, что все они пока требуют больше энергии для запуска термоядерной реакции, чем удается получить в результате ее проведения.
Кроме того, на Солнце термоядерный синтез происходит при температуре около 10 млн градусов по Цельсию. На Земле, где гравитация примерно в 30 раз слабее солнечной, для протекания реакция нужна температура еще более высокая - около 100 млн градусов.
Поскольку контакта с раскаленным до такой температуры веществом не выдержит ни одно из известных науке химических соединений, еще в 1960-е годы советские ученые придумали удерживать раскаленную до астрономических температур плазму при помощи магнитных ловушек, заперев ее в тороидальную камеру (в форме бублика) - так, чтобы она не касалась стенок.
