Технологии магнитного поля приблизили приручение термоядерной энергии
Солнце и все звезды подпитываются взрывным процессом ядерного синтеза, который происходит в их ядрах при мегавысоких температурах и давлениях. Овладение термоядерной технологией может дать человечеству практически неисчерпаемые источники энергии. Ученые сделали очередной шаг навстречу технологии будущего, которая может изменить наш мир.
13.12.2022 / 10:57
Фото: vecteezy
Термоядерная энергетика — это форма выработки энергии при помощи реакций ядерного синтеза, в процессе которого два более легких атомных ядра объединяются и образуют более тяжелое ядро — и при этом выделяется энергия. Исследования термоядерных реакторов начались еще в 1940-е годы, но по состоянию на 2022 год ни одна конструкция не давала положительного коэффициента усиления термоядерной энергии, то есть исходная мощность пока меньше, чем входная.
Но энергия термоядерного синтеза может быть более реалистичной перспективой, чем вы думаете. В новом исследовании ученые, которые надеются использовать ядерный синтез — тот самый источник энергии, который питает Солнце и другие звезды, — подтвердили, что магнитные поля могут увеличить выход энергии в их экспериментах.
Как сообщает издание Vice, исследователи Ливерморской национальной лаборатории в Калифорнии обнаружили, что новая установка магнитного поля более чем в три раза увеличила выход энергии «горячей точки» термоядерной реакции в экспериментах и немного приблизилась к уровню, необходимому для самоподдерживающегося зажигания в плазме.
«У вас есть то, что мы называем горячей точкой. Это миллионы градусов, и вокруг них просто комнатная температура. Все это тепло хочет вытекать, потому что тепло всегда идет от горячего к холодному, а магнитное поле предотвращает это», — рассказывает руководитель исследования Джон Муди. Таким образом магнитное поле здесь действует наподобие изолятора.
Горячие точки в таких экспериментах обычно создаются путем стрельбы из почти 200 лазеров в крошечные гранулы топлива, сделанные из более тяжелых изотопов (или их версий) водорода, таких как дейтерий и тритий. Эти лазерные взрывы создают рентгеновское излучение, которое заставляет небольшую капсулу взрываться, создавая экстремальные давление и температуру, необходимые для слияния изотопов и высвобождения их огромных запасов энергии.
Идея использования магнитов для нагрева топлива не нова. В 2012 году ученые из Университета Рочестера обнаружили, что они могут использовать магнетизм в своих интересах. Однако вышеописанное исследование в Ливерморской национальной лаборатории было гораздо более эффективным: «горячая точка» была на 40% жарче и давала энергии как минимум в три раза больше — по сравнению с предыдущими экспериментами. Такой результат оказался даже лучше прогнозов.
Однако до появления практических термоядерных реакторов все еще много лет. Большинство экспертов считают, что на создание рабочего термоядерного реактора потребуются десятилетия, при условии, что это вообще возможно. Выход энергии по-прежнему значительно меньше, чем тот, который необходим для создания самоподдерживаемых реакций.
Однако эта находка делает зажигание гораздо более достижимым, и это, в свою очередь, повышает шансы на создание энергетически-положительной системы термоядерного синтеза. Это тоже не конец экспериментов с магнетизмом. Будущий тест будет использовать криогенную капсулу, покрытую льдом, чтобы помочь понять физику термоядерного синтеза.
Результаты исследования показывают, что магниты могут сыграть ключевую роль в развитии этой футуристической формы энергии, которая теоретически может обеспечить почти безграничный запас чистой энергии.