Ученым из США впервые удалось добиться положительного выхода энергии в процессе термоядерной реакции синтеза с помощью лазерного зажигания, сообщают 3DNews . Эксперимент стартовал в конце 2022 года и уже трижды проводился в этом. Каждый раз он превышал затраченную энергию. Ученые считают, что этот успех является лучшим доказательством того, что они находятся на правильном пути. Работа над этим проектом продолжится и в будущем.
На сегодняшний день наиболее перспективными термоядерными реакторами являются токамаки — реакторы с камерой в виде пончиков. Это определило выбор проекта для строительства первого масштабного экспериментального термоядерного реактора ИТЭР во Франции. Однако есть и другие способы запустить термоядерную реакцию. Например, с помощью лазеров, если их энергию в достаточной мере сконцентрировать на топливе. В конечном итоге нужно заставить атомы водорода преодолеть кулоновское отталкивание и сблизиться для начала взаимодействия. Выбранные для этого методы и энергии остаются на выбор экспериментаторов.
Установка National Ignition Facility (NIF) в Ливерморской национальной лаборатории им. Э. Лоуренса (LLNL) использует 192 лазера, направленных на мишень с топливом. Топливная таблетка размером меньше перчинки помещается в специальный сосуд — хольраум. Лазеры ударяют в стенки хольраума и возбуждают в них рентгеновское излучение. Топливо находится в оптическом центре рентгеновских и лазерных лучей. Концентрация энергии в сочетании с ударными и инерционными явлениями достигает такого значения, что ядра в топливе начинают сливаться и выделять энергию.
Для извлечения из всего этого практической пользы получаемая на выходе энергия синтеза должна быть выше уровня энергии, затраченной на зажигание. Впервые этого удалось добиться в декабре прошлого года. На мишень упало 2,05 МДж энергии, а в результате реакции ученые получили 3,15 МДж. В то же время необходимо понимать, что на накачку лазеров и поддержку всего оборудования установки ушло на пару порядков больше энергии. Установка лишь показала, что положительный выход возможен на уровне реакции.
Опыт был повторен 30 июля этого года. Значение энергии на выходе достигло 3,5 МДж (по другим данным 3,88 МДж). Это доказало, что декабрьский результат не был случайностью. Затем ученые повторили реакцию в октябре и ноябре. Можно даже сказать, что термояд стал для них рутиной. Однако в каждом случае происходит набор данных по течению реакции и настройкам установки, что дает ценный опыт для практического улучшения как установки, так и процесса.