Ученые из Принстонской лаборатории физики плазмы (PPPL) создали прототип термоядерного реактора, детали для которого были напечатаны на 3D-принтере и собраны из компонентов, доступных в продаже. Реактор, который помещается на кухонном столе, выглядит как простая стеклянная трубка, покрытая магнитами. Эта компактная установка может стать шагом на пути к безопасному и практически неиссякаемому источнику чистой энергии будущего.
Статью об уникальном реакторе опубликовало издание IEEE Spectrum. Принстонская команда создала реактор из вакуумной стеклянной трубки и напечатанной на 3D-принтере оболочки из нейлона, которая удерживает почти 10,000 магнитов из редкоземельных материалов. Эта конструкция, называемая стелларатором, предназначена для удержания плазмы. Внутри вакуумной трубки, под воздействием магнитного поля, атомы, лишенные электронов, сталкиваются друг с другом, и при слиянии их ядер выделяется огромное количество энергии.
Одним из самых впечатляющих достижений PPPL стало сокращение времени и затрат на строительство. В то время как крупный стелларатор в Германии обошелся в $1,1 млрд и занял 20 лет на постройку, принстонская установка стоила $640,000 и была создана менее чем за год. Это открывает возможность для создания более доступных термоядерных реакторов, которые не потребуют миллиардных вложений и десятилетий работы.
С ростом потребности в чистой энергии значение таких проектов сложно переоценить. Изменение климата, вызванное промышленными выбросами углекислого газа, требует срочных решений в энергетике. Однако текущие "чистые" источники энергии, такие как ветер и солнечная энергия, пока не обеспечивают достаточной мощности для удовлетворения возросших потребностей, особенно с учетом быстро растущих мощностей, необходимых для развития искусственного интеллекта.
Многие крупные технологические компании, такие как Microsoft и Amazon, уже инвестируют в ядерную энергетику. Но хотя их новые разработки включают малые модульные реакторы, способные быть безопаснее традиционных АЭС, они все еще основаны на делении ядер и производят радиоактивные отходы. В отличие от этого, термоядерный реактор PPPL, основанный на реакции синтеза, не создает токсичных отходов и не представляет опасности ядерного взрыва.
Сейчас несколько компаний, включая фонд Breakthrough Energy Билла Гейтса, инвестируют в частные стартапы, такие как Type One Energy, которые работают над созданием стеллараторов для коммерческого использования. Сейчас Type One и правительство США планируют построить первую в своем роде установку на основе стелларатора в штате Теннесси, но ее завершение ожидается не ранее 2029 года, и она не будет предназначена для коммерческой выработки энергии.
Впрочем, такие шаги, как продемонстрированные учеными PPPL, подогревают оптимизм в отношении будущего термоядерной энергетики. Если все исследования и испытания будут успешными, вполне возможно, что компактный 3D-печатный реактор может сыграть ключевую роль в энергетической революции и обеспечении будущего, где пропадет зависимость от ископаемого топлива.