Міністерство енергетики США та Національне управління з ядерної безпеки оголосили 13 грудня про відкриття термоядерного займання в Національній лабораторії Лоуренса Лівермора (LLNL). Експеримент, в якому вперше в термоядерній енергетиці було отримано більше енергії, ніж витрачено, був проведений 5 грудня.
В експерименті, проведеному в LLNL, вчені витратили 2,05 Мдж енергії, щоб запустити термоядерну реакцій і отримати 3,15 МДж вихідної енергії в результаті термоядерного синтезу. Це перша демонстрація термоядерного займання – точки, в якій реакція стає самопідтримуваною, оскільки виробленої енергії стає достатньо для підтримки роботи системи.
BREAKING NEWS: This is an announcement that has been decades in the making.
On December 5, 2022 a team from DOE's @Livermore_Lab made history by achieving fusion ignition.
This breakthrough will change the future of clean power and America’s national defense forever. pic.twitter.com/hFHWbmCNQJ— U.S. Department of Energy (@ENERGY) December 13, 2022
Термоядерний синтез – це процес, при якому два легких атомних ядра об’єднуються в одне більш важке, вивільняючи велику кількість енергії. У 1960-х роках група вчених-піонерів з LLNL висунула гіпотезу про те, що лазери можуть бути використані для індукції синтезу в лабораторних умовах. Вчені розвивали цю ідею – термоядерний синтез з інерційним утриманням – в лабораторії протягом майже 60 років.
Енергія лазера Національного центру запалювання перетворюється на рентгенівські промені всередині холраума, які потім стискають паливну капсулу, поки вона не вибухне. Зображення: LLNL
Щоб реалізувати цю концепцію, в лабораторії будували все більш і більш потужні лазерні системи. Сучасна експериментальна установка за розміром відповідає спортивному стадіону. Усередині установки потужні лазерні промені створюють температури і тиску, подібні до тих, які виникають в ядрах зірок і планет-гігантів, а також всередині ядерної зброї, відзначають вчені.
Для створення термоядерного запалювання енергія лазера перетворюється на рентгенівські промені всередині холраума — порожнини, стінки якої знаходяться в радіаційній рівновазі з випромінюваною енергією всередині порожнини. Після цього паливна капсула стискається, поки вона не вибухне, створюючи плазму високої температури та високого тиску.
Дослідники вважають, що перше у світі досягнення термоядерного запалювання відкриває нову еру в розвитку енергетики.