Наконец, реакция термоядерного синтеза генерирует больше энергии, чем поглощает

В поисках термоядерной энергии была преодолена важная веха.

Впервые в реакции термоядерного синтеза был достигнут рекордный выход энергии в 1,3 мегаджоуля — и впервые она превысила энергию, поглощаемую установкой, используемой для ее запуска.

Хотя впереди еще кое-что, результат представляет собой значительное улучшение по сравнению с предыдущими достижениями: в восемь раз больше, чем в экспериментах, проведенных всего за несколько месяцев до этого, и в 25 раз больше, чем в экспериментах, проведенных в 2018 году. Это огромное достижение.

Физики Национального центра зажигания Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса представят доклад на экспертную оценку.

Термоядерный синтез с инерционным удержанием предполагает создание чего-то вроде крошечной звезды. Все начинается с капсулы с горючим, состоящей из дейтерия и трития — более тяжелых изотопов водорода. Эта топливная капсула помещается в полую золотую камеру размером с ластик для карандашей, называемую хольраумом.

Затем 192 мощных лазерных луча попадают в хольраум, где они преобразуются в рентгеновские лучи. Эти рентгеновские лучи взрывают топливную капсулу, нагревая и сжимая ее до условий, сравнимых с условиями в центре звезды — температура превышает 100 миллионов градусов по Цельсию (180 миллионов по Фаренгейту) и давление превышает 100 миллиардов атмосфер — превращая топливо капсулу в крошечный шарик плазмы.

И точно так же, как водород превращается в более тяжелые элементы в сердце звезды главной последовательности, то же самое делают дейтерий и тритий в топливной капсуле. Весь процесс занимает всего несколько миллиардных долей секунды. Цель состоит в том, чтобы добиться возгорания — точки, в которой энергия, генерируемая в процессе термоядерного синтеза, превышает общую подводимую энергию.

Команда планирует провести дополнительные эксперименты, чтобы увидеть, смогут ли они воспроизвести свой результат, и изучить процесс более подробно. Результат также открывает новые возможности для экспериментальных исследований.

Физики также надеются выяснить, как еще больше повысить энергоэффективность. Когда лазерный свет преобразуется в рентгеновские лучи внутри хольраума, теряется много энергии; вместо этого большая часть лазерного излучения идет на нагрев стен хольраума. Решение этой проблемы приблизит нас еще на один значительный шаг к получению термоядерной энергии.

Команда представила свои результаты на 63-м ежегодном собрании Отделения физики плазмы APS.