Поразили цифры - скорости в десятки километров в секунду, давления в миллиарды атмосфер. И это реальные эксперименты, проводимые учеными из маленькой британской компании.
Решалась почти безумная задача - обуздать термоядерную энергию в промышленных масштабах. Что если человечество так и не сможет на практике запустить стабильный и рентабельный термоядерный реактор? Все эти усилия и триллионы долларов будут потрачены впустую?
Ведь сколько уже было сказано пафосных речей про "энергию будущего" - и ничего толком не реализовано.
Что такое термоядерная энергия в двух словах
Если очень упростить, то ТЭ - это когда очень маленькие частички атомов соединяются вместе под огромным давлением и высокой температурой. При этом выделяется огромное количество энергии. Ученые много лет пытаются обуздать эту энергию для получения электричества.
В обычных электростанциях сжигают уголь или газ, чтобы нагреть воду и вращать турбины. А термоядерная энергия может стать безопасным, экологически чистым и практически неисчерпаемым источником энергии для всего человечества.
Но создать работающий термоядерный реактор очень сложно. Ученые пробовали разные подходы, например, токамаки - большие установки, в которых топливо нагревается до миллионов градусов с помощью мощных магнитов. Однако такие системы огромны, дорогие и очень расточительны в плане энергопотребления.
Как был испытан новый способ запуска термоядерной реакции
Компания First Light Fusion из Великобритании придумала совершенно новый способ запуска термоядерной реакции. Они используют метод, который называется "инерционное удержание". Вместо нагрева топлива, они создают гигантское давление вокруг него с помощью специальной "пушки".
Эта "пушка" стреляет очень быстро разогнанным снарядом из прочного кварцевого стекла. Когда снаряд врезается в мишень с топливом, он мгновенно создает колоссальное давление - миллиарды атмосфер.
Такое давление сжимает топливо до крошечных размеров, нагревая его до огромной температуры. В этих условиях легкие атомы топлива могут преодолеть взаимное отталкивание и начать сливаться, высвобождая термоядерную энергию.
Но не все так просто
Звучит просто? На самом деле создать такую систему невероятно сложно. Британцам пришлось много лет разрабатывать специальные ускорители, способные разогнать кварцевый снаряд до нужной скорости. Но даже когда прототип был создан, его нужно было испытать на предельно высоких давлениях.
И тут британцам повезло
В США, в национальных лабораториях Сандия есть уникальная установка Z Machine. Это настоящий гигант - самое мощное импульсное электрическое устройство в мире. С его помощью можно разгонять снаряды до скоростей, больших, чем у любой другой установки на Земле.
Видео с канала BBC
First Light Fusion стала первой коммерческой компанией, получившей допуск для экспериментов на этой супер-пушке. Они купили право на три выстрела по максимально высоким ценам. Каждый такой эксперимент стоит миллионы долларов!
Эксперимент начался
Во время первого запуска Z Machine разогнала кварцевый снаряд до невероятной скорости, а тот врезался в мишень, создав рекордное для кварца давление - 1,85 терапаскалей.
Это почти 19 миллиардов атмосфер - больше, чем когда-либо достигалось на этой установке. И что самое удивительное - образцы при этом не разрушились, что позволило провести важные измерения.
Успех первого эксперимента подтвердил правильность теоретических расчетов и конструкции прототипа. Так был сделан серьезный шаг вперед на пути к обузданию термоядерной энергии.
До реального термоядерного реактора еще очень далеко
Следующим шагом станет строительство более крупной демонстрационной установки Machine 4. Она будет использовать мощный лазер в комбинации с разогнанным до 60 км/ч кварцевым снарядом для создания сверхдавления и нагрева топливной мишени. Если все пойдет по плану, это позволит добиться условий для стабильного термоядерного синтеза.
Строительство Machine 4 уже согласовано с правительством Великобритании. Установка должна быть возведена к 2027 году на специальной площадке в Оксфордшире. Ее стоимость - сотни миллионов долларов. Но если эксперименты увенчаются успехом, это будет колоссальный прорыв.
Конечно, даже при самом удачном исходе до создания полноценной термоядерной электростанции останется еще очень долгий и сложный путь. Потребуются десятилетия проектирования и строительства пилотной, а затем и промышленной установки. На это уйдут колоссальные деньги и усилия многих тысяч ученых и инженеров.
Мы получим источник практически неисчерпаемой, дешевой и экологически чистой энергии. Это позволит обеспечить энергией все нужды индустрии, транспорта, жилых домов без парниковых выбросов.
Представьте мир будущего, где термоядерные реакторы снабжают электричеством целые города и заводы. Не нужно будет больше сжигать ископаемые виды топлива, вредя экологии. Новые безопасные и дешевые энергоресурсы кардинально изменят все сферы жизни.
Мое мнение
Как бы амбициозно это не звучало, но проекты вроде Machine 4 - это все еще лишь демонстраторы концепции. До реального термоядерного реактора, производящего электроэнергию для городов и заводов, пока очень и очень далеко. На создание коммерческой установки уйдут десятилетия и баснословные суммы денег. А вы как думаете?
Источник: материалы с канала BBC