Святой Грааль энергии находится в пределах досягаемости
В течение многих лет старая шутка о том, что «до ядерного синтеза всегда остается 30 лет», не теряла своей актуальности. Какие бы «прорывы» ни объявляли ученые, прогресс в достижении коммерческого ядерного синтеза был настолько кропотливо постепенным и фрагментарным, что казалось, что когда-либо реальное достижение зажигания было несбыточной мечтой, больше основанной на научной фантастике и мысленных экспериментах, чем на научном методе. Но за последний год наука о ядерном синтезе развивалась впечатляющими темпами, и заявленные прорывы, наконец, оправдывают свое название. Только на прошлой неделе ученые из Великобритании побили существующие рекорды по количеству энергии, полученной в результате устойчивой реакции термоядерного синтеза, и стало ясно, что коммерческий ядерный синтез — это уже не вопрос «если», а «когда».
В ходе недавнего эксперимента исследователи из Оксфордширского проекта «Объединенный европейский торус» (JET) выделили 59 мегаджоулей тепла. В результате пятисекундной вспышки термоядерного синтеза (длительной с точки зрения реакции ядерного синтеза) выделилось количество энергии, эквивалентное примерно 14 килограммам (около 32 фунтов) тротила. Это потрясающее достижение более чем в два раза превысило предыдущий рекорд в 21,7 мегаджоулей, установленный в 1997 году на той же установке. Установка производит термоядерный синтез внутри токамака — устройства в форме пончика, предназначенного для удержания плазмы с помощью огромных электромагнитных полей.
Это замечательное достижение имеет огромный потенциал для глобальной борьбы с изменением климата. Ядерный синтез уже давно называют «святым Граалем чистой энергии». Если «зажигание» — термин, обозначающий реакцию ядерного синтеза, при которой выделяется больше энергии, чем потребляется, — будет достигнуто и повторяться, ядерный синтез может стать практически безграничной и безуглеродной формой производства энергии. Более того, он не несет риска ядерного распада и не оставляет после себя радиоактивных отходов, в отличие от ядерного деления, которое является основной технологией, используемой в настоящее время на атомных электростанциях. Кроме того, реакция ядерного синтеза — слияние атомов — в несколько раз мощнее, чем ядерное деление — расщепление атомов.
Говоря о недавнем прорыве JET, профессор Ян Чепмен сказал: «Эти знаменательные результаты сделали нас на огромный шаг ближе к решению одной из самых больших научных и инженерных задач». Генеральный директор Управления по атомной энергии Великобритании продолжил: «Совершенно очевидно, что мы должны внести значительные изменения для борьбы с последствиями изменения климата, и термоядерный синтез предлагает такой большой потенциал».
JET — лишь один из многих крупных экспериментов на токамаках по всему миру. Крупнейшим из них является ИТЭР, расположенный на юге Франции. Эта 23 000-тонная установка представляет собой совместный проект, финансируемый и управляемый семью основными участниками: Китай, Европейский Союз, Индия, Япония, Россия, Южная Корея и США. Долгосрочной целью проекта является коммерческий ядерный синтез — цель, которая выглядит гораздо ярче и ближе к осуществлению после прорыва токамака JET. ИТЭР все еще находится в стадии строительства, и по плану первая плазма должна быть получена в 2025 году.
В последнее время наблюдается распространение экспериментов по ядерному синтезу, поскольку частные предприятия в США и Великобритании участвуют в финансировании и запуске стартапов. Ранее масштабы и стоимость создания эксперимента по ядерному синтезу оставляли научные исследования в основном на усмотрение правительственных органов, но новые многообещающие прибыли от ядерного синтеза, а также технологические инновации изменили игру. Помимо массивных и дорогостоящих токамаков, в последние годы крупные успехи были достигнуты и в менее масштабных экспериментах по лазерно-индуцированному термоядерному синтезу.
По мере того, как конкуренция за достижение первого зажигания разгорается, а деньги вливаются в этот сектор, более чем вероятно, что в ближайшем будущем мы будем видеть новые прорывы и рекорды производства энергии гораздо чаще. До ядерного синтеза больше не осталось 30 лет — он уже не за горами, и ни минуты слишком поздно.