Американські вчені оголосили про найважливіший успіх на шляху створення термоядерних електростанцій. Вони стверджують, що їм вперше вдалося отримати від термоядерного реактора більше енергії, аніж витратили на підтримку його роботи.
Таким чином, кажуть дослідники, їм вдалося подолати найважливішу перешкоду у роботі над технологією, яка теоретично може дати людству майже невичерпне джерело екологічно чистої енергії.
Експеримент провели вчені Ліверморської національної лабораторії імені Лоуренса у Каліфорнії. Його вартість становила 3,5 млрд доларів.
Втім, за словами експертів, поки що до моменту, коли подібні реактори справді зможуть виробляти електроенергію для споживачів, ще дуже далеко.
Професор фізики плазми Джеремі Чіттенден з Імперського коледжу Лондона в інтерв'ю ВВС назвав заяву американських учених "справжнім проривом", який показує, що "заповітна мрія термоядерного синтезу справді здійснена".
Як працює експериментальний реактор?
Невеликий об'єм водню поміщається в капсулу розміром приблизно з горошину.
Після цього водень розігрівають і стискають за допомогою потужного лазера зі 192 променями.
Температура капсули з газом досягає 100 млн градусів Цельсія, що гарячіше, ніж у центрі Сонця.
Виникає тиск, що перевищує земний у 100 млрд разів.
В цих умовах починається термоядерна реакція, що призводить до виділення енергії.
При цьому Читтенден нагадав, що енергії, яка була отримана в результаті експерименту, вистачить лише, щоб закип'ятити 10-15 чайників води. І при цьому на нього витратили мільярди доларів.
"Якщо ми хочемо домогтися появи електростанцій (заснованих на термоядерному синтезі), нам доведеться робити такі експерименти кожну секунду. І зараз для підготовки кожного з них потрібний цілий день", - каже експерт.
Крім того, при підрахунку загального обсягу отриманої від синтезу енергії не враховувалася енергія, витрачена на роботу лазера. А її пішло більше, ніж виділилося за рахунок термоядерної реакції.
Чому це важливо
АЕС, що існують сьогодні, виробляють енергію за рахунок ланцюгової ядерної реакції, тобто керованого процесу розщеплення атомів урану, що супроводжується виділенням значної кількості енергії (а також радіоактивних відходів).
Термоядерний синтез - зворотний процес, у якому атоми зливаються один з одним, утворюючи новий хімічний елемент (не плутати зі з'єднанням). Ця реакція, що практично не залишає жодних шкідливих викидів, супроводжується ще більш потужним виділенням енергії.
Контролювати енергію, що вивільняється, настільки складно, що ось уже понад півстоліття фізики намагаються зробити це на практиці - але поки що вченим вдавалися лише експериментальні зразки.
Саме ядерний синтез живить енергією зірки видимого нам Всесвіту (включаючи і наше Сонце), у надрах яких атоми водню буквально вдавлює один в одного потужна гравітація, що дозволяє підтримувати реакцію протягом мільярдів років.
Проте відтворити злиття ядер у лабораторних умовах, м'яко кажучи, непросто.
Основна проблема з існуючими експериментальними реакторами полягає в тому, що всі вони поки що вимагають більше енергії для запуску термоядерної реакції, ніж вдається отримати в результаті її проведення.
Крім того, на Сонці термоядерний синтез відбувається за температури близько 10 млн градусів за Цельсієм. На Землі, де гравітація приблизно в 30 разів слабша за сонячну, для протікання реакції потрібна температура ще вища - близько 100 млн градусів.
Оскільки контакту з розпеченою до такої температури речовиною не витримає жодна з відомих науці хімічних сполук, ще в 1960-ті роки радянські вчені вигадали утримувати розпечену до астрономічних температур плазму за допомогою магнітних пасток, замкнувши її в тороїдальну камеру (у формі бублика) - так щоб вона не торкалася стінок.
Синтез відбувається у цій капсулі у Ліверморській національній лабораторії ім. Лоуренса в Каліфорнії
Будівництво першого робочого термоядерного реактора ІТЕР розпочали в липні 2020 року в дослідному центрі Кадараш на півдні Франції, за 65 км від Марселя.
Більше інформації за темою:
"АЕС в кишені". Чи потрібно Україні будувати малі ядерні реактори і наскільки вони безпечні
Що таке ТЕЦ і ТЕС та чому Росія хоче їх зараз знищити в Україні
Прорив у ядерному синтезі: що це означає для майбутнього енергетики