Американски учени постигнаха запалване чрез термоядрен синтез

Снимка: NIF

Министерството на енергетиката на САЩ (DOE) и Националната администрация за ядрена сигурност (NNSA) на DOE обявиха постигането на запалване чрез термоядрен синтез в Националната лаборатория на Лорънс Ливърмор (LLNL) – голям научен пробив, постигнат след десетилетия работа, който ще проправи пътя за напредък в националната отбраната и бъдещето на чистата енергия. 

На 5 декември екип от National Ignition Facility (NIF) на LLNL провежда първия в историята експеримент с контролиран термоядрен синтез, за да достигне този крайъгълен камък, известен също като научна енергийна рентабилност, което означава, че е произвел повече енергия от синтеза, отколкото лазерната енергия, използвана за неговото задвижване . Този първи по рода си подвиг ще осигури безпрецедентна способност за подкрепа на Програмата за управление на запасите на NNSA и ще даде безценна информация за перспективите за чиста термоядрена енергия, което би променило правилата за усилията за постигане на целта на президента Байдън за мрежова нулева въглеродна икономика.

„Стремежът към запалване на термоядрен синтез в лабораторията е едно от най-значимите научни предизвикателства, с които се е справяло някога човечеството, и постигането му е триумф на науката, инженерството и най-вече на хората“, каза директорът на LLNL д-р Ким Будил. „Преминаването на този праг е визията, която ръководи 60 години всеотдайно преследване – непрекъснат процес на учене, изграждане, разширяване на знанията и способностите и след това намиране на начини за преодоляване на новите предизвикателства, които се появиха. Това са проблемите, за чието решаване са създадени националните лаборатории на САЩ.“

Експериментът на LLNL надмина прага на термоядрения синтез, като достави 2,05 мегаджаула (MJ) енергия към целта, което доведе до 3,15 MJ произведена енергия от термоядрения синтез, демонстрирайки за първи път най-фундаменталната научна основа за инерционна термоядрена енергия (IFE). Все още са необходими много напреднала наука и технологични разработки, за да се постигне прост, достъпен IFE за захранване на домове и предприятия, а Министерството на енергетиката в момента рестартира широкообхватна, координирана IFE програма в САЩ. В съчетание с инвестиции от частния сектор, има много импулс за стимулиране на бързия напредък към комерсиализация на термоядрен синтез.

Синтезът е процесът, при който две леки ядра се комбинират, за да образуват едно по-тежко ядро, освобождавайки голямо количество енергия. През 60-те години на миналия век група учени-пионери в LLNL предполагат, че лазерите могат да се използват за предизвикване на синтез в лабораторни условия. Водена от физика Джон Нуколс, който по-късно става директор на LLNL от 1988 г. до 1994 г., тази революционна идея се превърна в термоядрено сливане с инерционен затвор, поставяйки началото на повече от 60 години изследвания и разработки в областта на лазерите, оптиката, диагностиката, компютърно моделиране и симулация и експериментален дизайн.

За да преследва тази концепция, LLNL изгражда серия от все по-мощни лазерни системи, водещи до създаването на NIF, най-голямата и най-енергична лазерна система в света. NIF, разположен в LLNL в Ливърмор, Калифорния, е с размерите на стадион и използва мощни лазерни лъчи, за да създаде температури и налягания като тези в ядрата на звезди и гигантски планети и вътре в експлодиращи ядрени оръжия.

Постигането на запалване става възможно благодарение на отдадеността на служителите на LLNL, както и на безброй сътрудници в Националната лаборатория на DOE в Лос Аламос, Националните лаборатории Sandia и Националния сайт за сигурност на Невада; General Atomics; академични институции, включително Лабораторията за лазерна енергетика на Университета в Рочестър, Масачузетския технологичен институт, Калифорнийския университет в Бъркли и Принстънския университет; международни партньори, включително Организацията за атомни оръжия на Обединеното кралство и Френската комисия за алтернативни енергии и атомна енергия; и заинтересовани страни в DOE и NNSA и в Конгреса.