Десятилетиями ученые стремились овладеть ядерным синтезом – процессом, питающим Солнце, – видя в нем идеальный источник чистой энергии. Большинство таких проектов связано со строительством гигантских реакторов, требующих экстремальных температур, давления и многомиллиардных инвестиций для поддержания реакции. Однако исследователи из Университета Британской Колумбии (UBC) продемонстрировали, что прогресс в этой области не всегда требует колоссальной инфраструктуры.
В ходе недавнего исследования команда показала, что компактное настольное устройство, названное Thunderbird Reactor, способно усилить реакцию ядерного синтеза с помощью нетрадиционного метода. Суть подхода заключается в «электрохимическом сжатии» дополнительного топлива внутри металлической мишени. Хотя эксперимент не привел к получению чистого прироста энергии, он открывает новый, более доступный путь, который может ускорить исследования в области термоядерной энергетики по всему миру.
В качестве топлива команда UBC использовала дейтерий – тяжелый изотоп водорода. Загрузка топлива в мишени из палладия производилась двумя способами: с одной стороны с помощью плазменного поля, а с другой – с добавлением электрохимического воздействия. Именно электрохимический метод позволил достичь гораздо более высокой концентрации дейтерия, эффективно «впитывая» топливо в металл, подобно губке. Примечательно, что приложение напряжения всего в один вольт позволило создать условия, эквивалентные давлению, в 800 раз превышающему атмосферное.
Такое увеличение плотности топлива повысило вероятность столкновений атомов дейтерия, что и является основой реакции синтеза. Эксперимент показал увеличение скорости ядерных реакций на 15% при совмещении электрохимической загрузки с плазменной имплантацией. Важно подчеркнуть, что, хотя система и не произвела больше энергии, чем потребила, ученые впервые смогли зафиксировать усиление синтеза дейтерия-дейтерия с помощью комбинированной методики. При этом команда измеряла прямые доказательства термоядерных событий – нейтронное излучение, что подтверждает научную чистоту эксперимента.
Попытки осуществить синтез дейтерия-дейтерия предпринимались еще с 1934 года. Эта область получила неоднозначную репутацию в 1989 году после нашумевших, но не подтвержденных заявлений о «холодном синтезе». Исследование UBC избегает подобных ошибок, поскольку его выводы основаны на измеримых ядерных показателях, а не на косвенных данных о выделении избыточного тепла.
Хотя разработка еще не является практическим источником энергии, работа канадских ученых указывает на новое направление в исследованиях. Объединяя ядерный синтез с электрохимией и материаловедением, Thunderbird Reactor предлагает платформу для воспроизводимых и недорогих исследований. Команда надеется, что это побудит большее число научных групп экспериментировать и совершенствовать методы, которые в конечном итоге смогут сделать термоядерную энергию реальностью. В глобальной гонке за чистой энергией даже скромные улучшения в реакции синтеза представляют собой важные шаги к одной из величайших научных целей человечества.