Британские учёные объявили о прорыве в термоядерном синтезе: им удалось сгенерировать 59 мегаджоулей устойчивой энергии. По их словам, это самое наглядное на сегодняшний день доказательство того, что синтез способен стать реальным источником энергии.

Достижение принадлежит исследователям из Великобритании, которые работают над управляемым термоядерным синтезом. 59 мегаджоулей — это энергия, удержанная в плазме в течение достаточно долгого времени, чтобы говорить об устойчивости процесса. Для сравнения: именно устойчивость, а не кратковременный всплеск, считается ключевой проблемой на пути к коммерческому реактору.

Подробностей о том, на какой установке проводился эксперимент и сколько времени длился разряд, в исходном материале не приводится. Однако сам факт того, что учёные называют результат «самым наглядным доказательством потенциала синтеза», говорит о значимости события для всего направления.

Этот рекорд — часть глобальной гонки за термоядерной энергией. В разных странах идут параллельные эксперименты, и каждый новый результат приближает момент, когда синтез перестанет быть лабораторной экзотикой.

Три тысячи выстрелов в будущее

В Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса экспериментальный прототип Sirius отработал три тысячи высоковольтных разрядов. Для установки, которую создали вместе с частной компанией Pacific Fusion, это рекорд: столько импульсов в термоядерных экспериментах ещё не делал никто. Исследователи уверены, что дело не в круглой цифре, а в том, что она означает для будущих термоядерных электростанций.

Sirius — четырёхступенчатый прототип так называемого импедансно-согласованного генератора Маркса, сокращённо IMG. Идею придумали совместно технический директор Pacific Fusion Кит Лешьен и исследователь Ливерморской лаборатории Билл Стайгар. Принцип работы IMG звучит как инженерный трюк: конденсаторы заряжаются параллельно, а потом разряжаются в один приём на линию передачи. Импульсы складываются, и на выходе получается мощность, которой хватило бы на 60 гигаватт — правда, лишь на сто наносекунд.

Для сравнения: 60 гигаватт — это примерно шестьдесят обычных атомных реакторов деления. Если бы такую мощность удалось удержать и преобразовать в электричество, её хватило бы более чем на 30 миллионов домов. Пока, конечно, речь не об удержании, а о коротком импульсе, который нужен, чтобы запустить термоядерную реакцию. Но сам факт, что установка выдержала три тысячи таких разрядов, для исследователей важнее пиковой цифры.

Надёжность как главный барьер

Билл Стайгар объясняет: для будущего ускорителя, который будет питаться от IMG, надёжность — ключевое требование. Такая система должна работать десятилетиями, возможно, до ста выстрелов в год на протяжении тридцати лет. Три тысячи импульсов Sirius — это проверка того, что компоненты выдержат весь срок службы и что их надёжность достаточна для машины следующего поколения.

В Ливерморской лаборатории и Pacific Fusion называют результат конкретным примером того, что даёт сотрудничество государства и бизнеса, когда обе стороны настроены всерьёз. Лешьен говорит, что компания быстро переносит инновации из лаборатории в строительство и масштабирование систем, и добавляет: у США есть «реальный шанс на высокопродуктивный термоядерный синтез уже в этом десятилетии». По его мнению, это ещё и способ сохранить американское научное лидерство в гонке с Китаем.

Сотрудничество Ливерморской лаборатории и Pacific Fusion идёт через Ливерморский институт термоядерных технологий, LIFT. Директор лаборатории Ким Будил считает, что наука и технологии доросли до момента, когда коммерческая термоядерная энергия стала вполне реальной перспективой. LIFT для того и создан, чтобы растущая отрасль могла пользоваться уникальными компетенциями лаборатории в физике высоких плотностей энергии и ускорять путь к коммерциализации.

Дорога к коммерческому синтезу

Министерство энергетики США поддерживает не только действующие атомные станции, но и создаёт нормативную и финансовую базу для будущего термояда. В прошлом году на мероприятии U.S. Fusion Energy Enterprise в Вашингтоне впервые публично представили дорожную карту Fusion Science and Technology. До этого министерство выделило 134 миллиона долларов на программы термоядерной разработки для национальных лабораторий и частных стартапов, среди которых Tokamak Energy, Stellerax и Commonwealth Fusion Systems.

Интерес крупного бизнеса к термояду тоже растёт. В прошлом году Google заключил соглашение с Commonwealth Fusion Systems о покупке 200 мегаватт с будущей электростанции в Вирджинии, как только её построят и введут в эксплуатацию. Глава направления передовой энергетики Google Майкл Террел назвал это долгосрочной ставкой на технологию с трансформационным потенциалом. Ливерморская лаборатория, к слову, сотрудничает и с Amazon Web Services — там интегрируют генеративные модели в энергетические задачи.

Термоядерный синтез часто называют святым Граалем энергетики: речь о том, чтобы воспроизвести процесс, который питает Солнце, и получать электричество без углеродных выбросов. Обычный ядерный распад, на котором работают все 94 коммерческих реактора США и почти 20 процентов американской генерации, расщепляет ядра. А термояд, наоборот, сливает их в энергоплотной плазме из дейтерия, трития и гелия. Именно этим и занимаются в Ливерморе, Pacific Fusion и десятках стартапов по всему миру.

Правила энергетики меняются на глазах. Центры обработки данных, накопители энергии и растущий базовый спрос перекраивают электрическую сеть, заставляя пересматривать устоявшиеся представления о генерации и доставке энергии.