«Великий прорив» у термоядерному синтезі

«Після понад пів століття досліджень термоядерного синтезу вчені підтвердили, що здійснено великий прорив, який у майбутньому може прокласти шлях до великої кількості чистої енергії, — констатував у The Guardian науковий редактор цього британського видання Ян Семпл. — Дослідники з National Ignition Facility у США (Каліфорнія) заявили, що експерименти з термоядерного синтезу вивільнили більше енергії, ніж витратили потужні лабораторні лазери. Це знакове досягнення, відоме як запалювання (ignition) або приріст енергії».

На думку Семпла, до того, щоб за допомогою нової технології створити реальні електростанції, ще далеко, і наразі вона не допоможе подолати «кліматичну кризу». Але вчені вітають цей науковий прорив — як доказ того, що силу зірок можна приборкати на Землі.

Кілограм термоядерного палива — 10 мільйонів кг викопного

«Директор Офісу науки й технологій Білого дому, доктор Араті Прабгакар, сказав: «Минулого тижня… вони запустили купу лазерів у гранулу палива, і від цього термоядерного запалювання було вивільнено більше енергії, ніж тієї, яку йшла від лазерів, — веде далі Ян Семпл. — Це приклад того, чого насправді можна досягти завдяки наполегливості. Термоядерний синтез відкриває перспективу у вигляді великої кількості чистої енергії: реакції не виділяють парникових газів і побічних продуктів у вигляді радіоактивних відходів. Один кілограм термоядерного палива, яке складається з важких ізотопів водню, дейтерію і тритію, дає стільки ж енергії, скільки 10 мільйонів кілограмів викопного палива».

Аби досягнути «Великого прориву», відзначає науковий редактор The Gurdian, знадобилося близько 70 років досліджень. А представниця американської Національної адміністрації ядерної безпеки (NNSA) Джил Груби заявила, що США «зробили перший крок до створення чистого джерела енергії, яке може зробити у світі революцію».

«National Ignition Facility (NIF) — величезний комплекс у Національній лабораторії Lawrence Livermore, поблизу Сан-Хосе, — розповідає Ян Семпл. — Він був збудований для проведення експериментів, які відтворюють процеси всередині атомних бомб. Такі дослідження дозволяють США підтримувати свої ядерні боєголовки у робочому стані без необхідності ядерних випробувань.

Але ці експерименти є також сходами до чистої термоядерної енергії. Аби запустити реакцію, дослідники спрямовують 192 гігантських лазери на золотий циліндр завдовжки в сантиметр під назвою Hohlraum (німецькою — порожнина). Інтенсивна енергія нагріває циліндр до температури понад три мільйони градусів за Цельсієм (вищої, ніж температура на поверхні Сонця) і «купає» паливні гранули (розміром із перчинку) всередині циліндра у рентґенівських променях.

Рентґенівське випромінювання руйнує поверхню гранули й спричиняє всередині неї імплозію (доцентровий вибух), підвищуючи температуру й тиск до екстремального рівня, який можна спостерігати лише всередині зірок, планет-гігантів і під час ядерного вибуху. Як наслідок, розпочинається синтез дейтерію і тритію. Кожна пара ядер ізотопів водню, які зливаються, «породжує» легше ядро гелію і викид енергії… Дейтерій можна легко видобути з морської води, а тритій можна одержати з літію, який присутній у земній корі.

В останньому експерименті дослідники витратили 2,05 мегаджоуля енергії лазерів, а одержали близько 3,15 мегаджоуля (тобто приблизно на 50% більше) — і ознаки того, що реакції синтезу в паливній гранулі стимулюють подальші реакції синтезу. «Виробництво енергії зайняло менше часу, ніж потрібно світлу, щоб подолати відстань у дюйм», — розповів доктор Марвін Адамс із NNSA".

На шляху до термоядерних електростанцій — великі перешкоди

«Хоча паливна гранула виділила більше енергії, ніж лазери, як спричинили реакцію синтезу, у розрахунках немає близько 300 мегаджоулів, необхідних для запуску лазерів, — констатує науковий редактор The Guardian. — Лазери NIF працювали раз на день, а майбутня електростанція повинна буде нагрівати «мішені» (тобто паливні гранули — Ред.) 10 разів на секунду. Нарешті, не забуваймо про вартість «мішеней». Ті, які використали в американському експерименті, коштують десятки тисяч доларів, але для життєздатної електростанції мають коштувати.. пенс. Ще одна проблема — як одержати енергію у вигляді тепла?

Директорка Національної лабораторії Lawrence Livermore, докторка Кім Буділ, стверджує, що за наявності достатніх інвестицій «кілька десятиліть досліджень дозволять нам побудувати електростанцію»… «Цей результат доводить те, у що завжди вірили більшість фізиків: термоядерний синтез у лабораторії можливий, — коментує професор фізики Оксфордського університету, директор Оксфордського наукового центру високої щільності енергії Джастін Ворк. — Однак перешкоди, які необхідно подолати для створення чогось схожого на комерційний реактор, є величезними. І їх не можна недооцінювати».

Ворк каже так: запитувати про те, скільки часу може знадобитися для подолання цих перешкод і викликів, — те саме, якби піонерів повітроплавання, братів Райт, після першого польоту їхнього аероплана запитали, коли побудують літак, що перетне Атлантику… «Усі прагнуть вважати цей експеримент чудовим рецептом на подолання енергетичної кризи, — коментує доктор Ворк. — Це не так, і той, хто стверджує це з певністю, вводить в оману. Малоймовірно також, що у короткостроковій перспективі термоядерний синтез вплине на нашу теперішню кліматичну кризу, тож ми не повинні припиняти наші зусилля у цьому контексті».