5-го декабря 2022 года в Ливерморской национальной лаборатории им. Э. Лоуренса (LLNL) получена реакция термоядерного синтеза. Заявлено, что на выходе реакции получено больше энергии, чем было затрачено на запуск самой реакции.
Получать больше чем тратить - давняя мечта человечества, в т.ч. физиков, инженеров и всех, кто мечтает о чистой энергии и светлом энергетическом будущем.
Подав 2,05 МДж энергии в зону синтеза, в результате реакции получили 3,15 МДж энергии. То есть, 1,1 МДж в сухом остатке.
Другими словами: платишь по счётчику за 1 кВт, но греешь чайник на 1,5 кВт. Круто же!
Даже зная, что вся денежная выгода осядет в карманах власть имущих, нельзя не согласиться, что и на нашу долю перепадут ништяки зелёной энергетики: нет дыма от электростанций, нет опасностей "Чернобылей" и "Фукусим", реки не уродуются плотинами ГЭС, меньше разливов нефти, развивается "чистый" электротранспорт и т.д. Но...
Смотрим внимательнее
Где не прав - поправьте. Пишу с точки зрения обывателя, а не физика-ядерщика. Про мухлёж с КПД>1 - в конце :).
Время
Эта реакция готовилась несколько часов, а длилась... точных данных нет, но по оценкам - стомиллиардные доли секунды.
Для устойчивого производства электроэнергии такие реакции должны идти постоянно (с микропаузами - видел оценки порядка 15 реакций в секунду). То есть, до практического применения очень далеко. Но, не будем придираться - нельзя получить всё и сразу.
Смотрим дальше.
Размер установки
Примерно с футбольный стадион. В ней установлен крупнейший в мире комплекс лазеров, как говорят. Цену такого агрегата даже искать не хочется...
Но, опять же - единичное экспериментальное изделие всегда очень дорого обходится, а на размеры тем более не смотрят особо.
КПД - тут самое интересное
Как всегда - американцы сказали правду, но не всю :)))
Да, лазеры направили 2,05 МДж в зону реакции (в камеру "хольраум").
Но! 192 лазера комплекса сами потребили 322 МДж энергии, чтобы в итоге подать те самые 2.05 МДж в хольраум :)
То есть, итоговое соотношение: 322 на входе и 3,15 на выходе!
И где тут превышение в полтора раза? По-моему, наоборот - 99% потерь...
Да, задача оптимизации лазерной системы накачки здесь не стояла. Установка оптимизировалась только на конечной стадии - сколько подали в "камеру сгорания" (синтеза) и сколько получили на выходе из камеры. И всё же...
Некорректно трубить о том, что "получили больше чем потратили", учитывая одну только последнюю стадию. Получили реакцию этим способом - да, достижение. Но, про выгоду при таких потерях в 99%, лучше помолчать.
Гранты грантами, но совесть-то где? Хотя, может я не прав и это просто журналисты всё так представили...
Немного о цене и выгоде
(Не расчёт, просто несколько цифр)
Для реакции в качестве топлива использован тритий, 1 грамм которого стоит 30000 долларов. В эксперименте использовано несколько миллиграммов (точных данных не нашёл, но примем 5мг, тогда 1 г хватит на 200 реакций).
Если 15 раз в секунду, то выходит 135000 долларов на топливо за минуту работы реактора. Или 194 400 000 $ в сутки.
Если одна реакция даёт 3,15 МДж, то за минуту вырабатывается 2825 МДж (900 реакций).
Поправьте, если обсчитался или есть более точные данные для допущений в 5мг и 15раз/сек.
Мощность электростанций расчитывается в ваттах.
Вроде бы 0,36 МДж - это 0,1 кВт*ч.
Кому интересно - сравните с какой-нибудь электростанцией. Я не стал, поскольку установка экспериментальная - смысла нет. Но, сами по-себе порядки цифр интересные.
Что в итоге?
В итоге имеем действительно инженерное достижение на конечной стадии процесса. Да, до халявной энергии пока по прежнему "как пешком до Китая".
Но, продвижение есть и с этим не поспоришь. Вопрос в применении этого способа на деле. Пока всё это крайне дорого и медленно, а насчёт "получили больше чем затратили" - пока большой вопрос.
И на закуску - о термоядерном космосе
Когда говорят о термоядерной реакции, обычно пишут об установках типа ТОКАМАК - там плазма температурой в 100 миллионов градусов удерживается магнитным полем в виде бублика и за счёт этой температуры идёт термоядерный синтез.
Космический вакуум - отличный теплоизолятор, отвод лишнего тепла крайне затруднён. Даже обычный ядерный реактор в несколько тысяч градусов испытывает большие трудности с теплоотводом, а тут - 100 млн градусов...
Поэтому, путь в космос для ТОКАМАКов однозначно закрыт по сегодняшним представлениям.
В данном же случае использован другой способ - сверхвысокая температура и давление (необходимые для реакции) достигаются кратковременно резким обжатием камеры с тритием с помощью лазеров. Нет сложностей с долговременным удержанием 100-миллионо-градусной плазмы.
Ведь смысл - получить много энергии, причём больше, чем затратили. А та плазма в ТОКАМАКах сама по-себе бесполезна (насколько я понимаю), она "служебная", нужна для поддержания реакции синтеза. Да и удержать её в повиновении крайне сложно. А в лазерной установке этой долговременной плазмы просто нет.
Поэтому, если когда-нибудь лазерные термоядерные реакторы освоят на поверхности Земли, можно будет подумать об их космическом применении.
А Вы что думаете об этом?
Статьи по теме:
Свежие новости о российском "ядерном космосе" - интересные подробности