Американские ученые обходят проект ITER в термоядерном синтезе

Новое исследование американских физиков наполняет их надеждой первыми в мире продемонстрировать реакцию управляемого термоядерного синтеза с положительным выходом энергии - даже раньше, чем знаменитый международный проект ITER.

Если сблизить два или больше атомных ядра настолько, что их притяжение сильных взаимодействий станет выше электромагнитных сил отталкивания, они сольются с образованием нового ядра. При этом выделится внушительное количество энергии.

Проще всего сблизить легкие ядра дейтерия и трития, и если на это понадобится меньше энергии, чем образуется при их слиянии (с образованием гелия и выделением несущего энергию нейтрона), то мы получим замечательный, почти бесконечный источник, который позволит надолго забыть об энергетическом голоде, вечно терзающем цивилизацию.

Увы, попытки добиться такого результата уже много десятилетий остаются неудачными. Классический подход к этой проблеме заключается в использовании мощного магнитного поля, которое бы помогало нагревать, сжимать и удерживать в нужном состоянии плазму, в которой и инициируется термоядерная реакция. Так работают токамаки, развитием которых стал международный проект ITER. В рамках этого проекта на юге Франции возводится масштабный экспериментальный термоядерный реактор, который, возможно, станет первым, способным отдавать больше энергии, чем затрачивает. Впрочем, возможно, фаворитом в этой гонке станет конкурирующее предложение, основанное на ином подходе к реализации синтеза.

Вообще на сегодня сформулировано более сотни возможных концепций термоядерного реактора, и использование лайнеров - лишь одна из них. Лайнеры представляют собой специальные заполненные газом трубки, энергия в которые накачивается лазером, а также мощными токами, силой в десятки миллионов ампер. В результате появляется магнитное поле, за считанные наносекунды сжимающее трубки (и газовую смесь в них) с огромной силой, способной запустить реакцию термоядерного синтеза.

Работают над таким подходом, в частности, в Sandia Labs, где концепция получила название MagLIF. Однако до сих пор ученые сталкивались с, казалось, непреодолимой преградой: разогреваясь и сдавливаясь, лайнеры испытывали такие перегрузки, что ломались прежде, чем в них начиналась нужная реакция. Попытки же сделать их достаточно прочными приводили к тому, что они просто не могли сжиматься с достаточной интенсивностью. Казалось, идеальный конструкционный баланс найти так и не удастся.

Однако недавно ученые сообщили о неожиданном прорыве в этом направлении: в проведенных ими экспериментах цилиндрические бериллиевые лайнеры остались в целости и сохранности, пережив необходимые нагрузки температуры и давления. Уже в следующем году авторы намерены провести попытку проделать все то же самое, загрузив лайнеры топливом - дейтерием. Они полны надежд на успех и на то, что им удастся обойти проект ITER.

Ключевой элемент системы - способный выдавать ток до 25 млрд ампер инструмент Z machine - исправно работает, и расчеты показывают, что этого, возможно, хватит для того, чтобы термоядерный синтез был «энергетически прибыльным». Впрочем, если удастся довести эту цифру до 60 млрд, полезный выход энергии будет наверняка: теоретически, он более чем в тысячу раз превысит затраты.