На Національній установці запалювання (NIF) Ліверморської національної лабораторії ім. Лоуренса в США було досягнуто значного прогресу в технології ядерного синтезу, завдяки чому було успішно вироблено майже вдвічі більше енергії, ніж потрібно для процесу термоядерного синтезу. Це визначне досягнення в рамках наукового експерименту підвищує впевненість у життєздатності ядерного синтезу як сталого і екологічно чистого джерела енергії.
Ядерний синтез все більше переходить від теоретичної концепції до відчутної реальності завдяки проривам. 4 вересня 2023 року в результаті знакового експерименту було отримано енергію, яка в 1,9 рази перевищила споживання, що породило новий оптимізм щодо термоядерного синтезу як чистої, безмежної енергетичної альтернативи традиційним джерелам. Цей прогрес підкреслює критичну необхідність подолання технічних перешкод, притаманних розвитку ядерного синтезу.
Важливі віхи в дослідженнях термоядерного синтезу
Шлях до досягнення цього важливого етапу розпочався 5 грудня 2022 року, коли експеримент з термоядерного синтезу в інерційному утриманні (ICF) в NIF виробив більше енергії, ніж було спочатку потрібно для запуску термоядерної реакції. Цей поворотний момент став першим випадком керованої термоядерної реакції з надлишком енергії.
Подальші експерименти з використанням дейтерієвих і тритієвих паливних капсул і лазерного бомбардування – метод, відомий як термоядерний синтез в інерційному утриманні (ICF) – показали постійне збільшення виходу енергії. Випробування, проведене у вересні 2023 року, ще більше підвищило виробництво енергії до 1,9 разів, що свідчить про потенціал для майбутніх удосконалень.
Десятиліття невпинних досліджень, інновацій та ретельних експериментів вчених та інженерів ЛЛНЛ увінчалися цим успіхом. Зусилля були зосереджені на вдосконаленні точності і потужності лазерів і опануванні складних умов, необхідних для злиття атомних ядер.
Виклики і перспективи термоядерної енергетики
Прорив ЯПЦ відкриває нові можливості для глобального виробництва енергії. Ядерний синтез, завдяки об’єднанню легших ядер у важчі, вивільняє значну кількість енергії без довгоживучих радіоактивних відходів, характерних для ядерного поділу – нинішньої основи виробництва ядерної енергії. Обіцянка термоядерного синтезу стабільно задовольняти зростаючі світові потреби в енергії робить його головним кандидатом на зменшення залежності від викопних видів палива і пом’якшення наслідків зміни клімату.
Однак вихід енергії, отриманий під час експерименту, хоч і вражає, але недостатній для комерційної установки реактора. Коефіцієнт множення енергії 1,9 стосується виключно потужності лазера, тоді як для генерації 2,1 мегаджоулів отриманої енергії необхідна потужність, еквівалентна потужності всієї енергосистеми США, або приблизно 500 трильйонів ват.
Реалізація бачення ядерного синтезу як практичного і комерційного джерела енергії ставить перед нами величезні виклики. Вчені та інженери повинні розробити методи створення та підтримання екстремальних умов, яких вимагає термоядерний синтез, подібних до тих, що існують в ядрі Сонця.
Щобільше, розвиток інфраструктури для використання та перетворення енергії термоядерного синтезу в електрику додає ще один рівень складності. Незважаючи на обнадійливі досягнення, шлях вперед пов’язаний з технічними й логістичними проблемами, що вимагає значних інвестицій в дослідження і глобальної співпраці для подолання майбутніх перешкод.