О прорыве в области ядерного синтеза, который может стать шагом к неограниченной чистой энергии в отдаленном будущем

Скотт Пелли

15 января 2023 г. / 18:58 / Новости CBS

В прошлом месяце ближайшая к Земле звезда находилась в Калифорнии. В лаборатории впервые крупнейшие в мире лазеры заставили атомы водорода сливаться вместе в той же реакции, производящей энергию, которая зажигает Солнце. Это длилось менее миллиардной доли секунды. Но после шести десятилетий тяжелого труда и неудач Ливерморская национальная лаборатория имени Лоуренса доказала, что это возможно. Если однажды термоядерный синтез станет коммерческой силой, он будет бесконечным и безуглеродным. Другими словами, это изменило бы судьбу человечества. Как вы увидите, идти еще далеко. Но после декабрьского прорыва нас пригласили совершить поездку по лаборатории и встретиться с командой, которая доставила звездную энергию на Землю.

Неконтролируемое слияние — это легко: оно было освоено так давно, что фильмы стали черно-белыми. Термоядерный синтез — это то, что делает водородная бомба: высвобождается энергия, заставляя атомы водорода сливаться вместе. Что было невозможно, так это превратить пламя Армагеддона во что-то полезное.

Ливерморская национальная лаборатория имени Лоуренса Министерства энергетики США помогает поддерживать ядерное оружие и проводить эксперименты по физике высоких энергий. В часе езды к востоку от Сан-Франциско мы встретились с директором Ливермора Кимом Будилом в лаборатории, вошедшей в историю, — Национальном центре зажигания.

Ким Будил: Национальный центр зажигания – это самый большой и самый мощный лазер в мире. Его строили в 1990-х годах для создания в лаборатории условий, которые ранее были доступны только в самых экстремальных объектах Вселенной, таких как центры планет-гигантов или Солнце, или при эксплуатации ядерного оружия. И цель заключалась в том, чтобы действительно иметь возможность изучить такое состояние очень высокой энергии и высокой плотности во многих деталях.

Национальный центр зажигания (NIF) был построен за 3,5 миллиарда долларов для запуска самоподдерживающегося термоядерного синтеза. За 13 лет они пытались это сделать почти 200 раз. Но, как автомобиль с разряженной батареей, атомный «двигатель» никогда не заведется.

Скотт Пелли: NIF получил несколько прозвищ.

Ким Будил: Да. На протяжении многих лет работает «Незажигаемый объект», «Никогда не зажигаемый объект». Совсем недавно «Установка почти воспламенения». Итак, это недавнее событие действительно поместило Ignition в NIF.

Зажигание означает зажигание термоядерной реакции, которая выделяет больше энергии, чем вкладывают лазеры.

Ким Будил: Итак, если вы сможете сделать его достаточно горячим, достаточно плотным, достаточно быстрым и удерживать его вместе достаточно долго, реакции синтеза начнут самоподдерживаться. И это действительно то, что произошло здесь 5 декабря.

В прошлом месяце лазерный выстрел, произведенный из этой диспетчерской, вложил в эксперимент две единицы энергии, атомы начали сливаться, и вышло около трех единиц энергии. Тэмми Ма, которая возглавляет исследовательские инициативы лаборатории по лазерному синтезу, получила звонок в ожидании самолета.

Тэмми Ма: И я разрыдалась. Это были просто слезы радости. И меня на самом деле физически начало трясти и... и подпрыгивать, ну, вы знаете, у ворот, прежде чем все сядут на борт. Все говорили: «Что делает эта сумасшедшая женщина?»

Тэмми Ма без ума от инженерии.

Она показала нам, почему проблема термоядерного синтеза может довести любого до слез. Во-первых, необходимая энергия, которая доставляется лазерами в этих трубках, длина которых превышает футбольное поле.

Скотт Пелли: А сколько их всего?

Тэмми Ма: Всего 192 лазера.

Скотт Пелли: Каждый из этих лазеров — один из самых мощных в мире, а у вас их 192.

Тэмми Ма: Это довольно круто, правда?

Ну, на самом деле очень жарко, миллионы градусов, поэтому они используют ключи, чтобы заблокировать лазеры.

Лучи бьют с силой, в 1000 раз превышающей мощность всей национальной энергосистемы. Свет дома не гаснет, когда делают снимок, потому что конденсаторы накапливают электричество. В трубках лазерные лучи усиливаются, перемещаясь вперед и назад, а вспышка длится доли секунды.

Тэмми Ма: Нам предстоит попасть в эти невероятные условия; горячее и плотнее, чем центр Солнца, и поэтому нам нужна вся эта лазерная энергия, чтобы достичь этой очень высокой плотности энергии.