Первый в истории контролируемый эксперимент по получению энергии термоядерного синтеза, в котором было произведено больше энергии от процесса синтеза, чем затрачено лазерной энергии для его запуска, проведен 5 декабря в Национальном комплексе лазерных термоядерных реакций США (NIF) в Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса (LLNL) — это прорыв, которого добивались в течение нескольких десятилетий.
Ядерный синтез представляет собой процесс, с помощью которого два легких атомных ядра объединяются в одно более тяжелое ядро с высвобождением большого количества энергии. LLNL продолжает использовать лазеры для запуска реакции синтеза в лабораторных условиях с 1960-х гг., что привело к разработке в калифорнийской лаборатории серии все более увеличивающихся по мощности лазерных систем и созданию NIF, который описывается как крупнейшая в мире и наиболее энергетически эффективная лазерная система. Комплекс использует мощные лазерные лучи для создания температур и давлений, аналогичных тем, которые встречаются в ядрах звезд и планет-гигантов, а также внутри ядерных взрывов.
В эксперименте от 5 декабря было задействовано 192 лазерных луча для доставки более 2 млн джоулей (МДж) энергии ультрафиолета в топливную таблетку дейтерия-трития, чтобы вызвать так называемое воспламенение при слиянии, также называемое естественным энергетическим равновесием. При достижении выхода 3,15 МДж энергии синтеза от подачи 2,05 МДж на топливную мишень, эксперимент впервые продемонстрировал фундаментальную научную основу инерциально удерживаемой энергии термоядерного синтеза (IFE).
Об этом достижении было объявлено совместно Министерством энергетики США (DOE) и Национальным управлением по физической ядерной безопасности (NNSA).
«Это знаковое достижение для исследователей и сотрудников Национального комплекса лазерных термоядерных реакций США, которые посвятили свою карьеру тому, чтобы запуск синтеза стал реальностью, и, несомненно, это событие приведет к еще большему количеству открытий», — сказала министр энергетики США Дженнифер Грэн- хольм.
«Это меняющая мир, улучшающая мир, спасающая жизни история,разворачивающаяся в реальном времени. Совершенно поразительно», — сообщила она в Твиттере.
Выступая во время прямой трансляции, администратор NNSA Джилл Хруби сообщила, что этот эксперимент ознаменовал «первые осторожные шаги на пути к созданию экологически чистого источника энергии, который мог бы произвести революцию в мире», а также сказала о его возможном применении для обеспечения изобилия чистой энергии, и о том, что этот прорыв будет также способствовать эффективному обеспечению физической ядерной безопасности.
«Стремление к запуску реакции синтеза в лаборатории является одной из самых значимых научных задач, когда-либо решаемых человечеством, и ее достижение является триумфом науки, инженерии и, прежде всего, людей», — сказала директор LLNL Ким Будил. — Преодоление этого порога — это видение, которое стало движущей силой для 60-ти лет самоотверженных усилий — непрерывного процесса обучения, строительства, расширения знаний и возможностей, а затем поиска путей преодоления новых возникающих проблем. Именно для решения этих проблем и были созданы национальные лаборатории США».
Инерциальное удержание плазмы является одним из двух основных экспериментальных подходов к ядерному синтезу, которые изучаются в настоящее время. Синтез с магнитным удержанием плазмы использует сильные магнитные поля для удержания горячей плазмы в защитной оболочке, такой как токамак. Администрация США в начале этого года объявила о «десятилетнем видении» ускорения развития термоядерной энергетики на основе систем токамака, и Министерство энергетики США заявило, что в настоящее время перезапускает широкую скоординированную программу IFE в США.
«В сочетании с инвестициями частного сектора задан большой импульс, чтобы стимулировать быстрый прогресс в коммерциализации синтеза», — сказала она. — «Базовая технология магнитного термоядерного синтеза более развита, чем IFE, — сказала Будил, — но достижения NIF можно рассматривать как «фундаментальный строительный блок» системы инерционного термоядерного синтеза. Предстоит преодолеть очень значительные препятствия как в науке, так и в технологиях, но при согласованных усилиях первая термоядерная электростанция может быть построена уже через несколько десятилетий».