Строительство термоядерного реактора не так уж сложно, учитывая все обстоятельства. Построить «полезный» реактор — это совсем другое дело.

Создание бесконечной энергии с нулевыми выбросами, просто ударив атомы водорода вместе, было чем-то вроде несбыточной мечты на протяжении десятилетий. Теперь, благодаря футуристическому эксперименту и десяткам плазменных пушек, ученые могут приблизиться на крошечный шаг к возможной термоядерной энергии.

Восемнадцать из 36 плазменных пушек находятся на месте на машине, которая могла бы сделать термоядерную энергию реальностью. Эти пушки являются ключевыми компонентами эксперимента по плазменному лайнеру Национальной лаборатории Лос-Аламоса (PLX), который использует новый подход к проблеме. PLX, если это сработает, объединит два существующих метода слияния однопротонных атомов водорода вместе, чтобы сформировать двухпротонные атомы гелия. Этот процесс генерирует огромное количество энергии на частицу топлива, гораздо больше, чем расщепление тяжелых атомов (деление). Есть надежда, что метод, впервые предложенный в PLX, научит ученых, как создать эту энергию достаточно эффективно, чтобы быть полезным для использования в реальном мире.

Перспектива термоядерного синтеза заключается в том, что он производит тонны энергии. Каждый раз, когда два атома водорода сливаются в гелий, небольшая часть их материи превращается в огромное количество энергии.

Проблема термоядерного синтеза заключается в том, что никто не придумал, как генерировать эту энергию полезным способом.

Принципы достаточно просты, но исполнение-это вызов. В настоящее время в мире существует множество водородных термоядерных бомб, которые могут мгновенно высвободить всю свою энергию и уничтожить себя (и все остальное вокруг на многие мили). Случайный ребенок даже умудряется построить крошечный, неэффективный термоядерный реактор в своей игровой комнате. Но существующие термоядерные реакторы поглощают больше энергии, чем создают. Никому еще не удалось создать контролируемую, устойчивую реакцию синтеза, которая выплевывает больше энергии, чем потребляется машиной, создающей и сдерживающей реакцию.

Первый из двух методов PLX сочетает в себе называется магнитным удержанием. Это то, что используется в термоядерных реакторах, называемых токамаками, которые используют мощные магниты, чтобы приостановить перегретую сверхплотную плазму плавящихся атомов внутри машины, чтобы она продолжала плавиться и не выходила. Самый большой из них-ITER, 25 000-тонная (23 000 метрических тонн) машина во Франции. Но этот проект столкнулся с задержками и перерасходом средств, и даже оптимистичные прогнозы предполагают, что он не будет завершен до 2050-х годов, как сообщает BBC в 2017 году.

Второй подход называется инерционным удержанием. В Национальной лаборатории имени Лоуренса Ливермора, еще одном подразделении Министерства энергетики, есть машина под названием National Ignition Facility (NIF), которая ведет этот маршрут к термоядерному синтезу. NIF-это в основном очень большая система для стрельбы супермощными лазерами по крошечным топливным элементам, содержащим водород. Когда лазеры попадают в топливо, водород нагревается и, захваченный в топливном элементе, взрывается. NIF работает, но он не производит больше энергии, чем использует.

PLX, согласно заявлению Американского Физического Общества (APS), немного отличается от любого из этих двух. Он использует магниты, чтобы содержать свой водород, как токамак. Но этот водород доводится до температуры и давления слияния горячими струями плазмы, вылетающими из пушек, расположенных вокруг сферической камеры устройства, используя пушки вместо лазеров, как те, которые используются в NIF.

Физики, ведущие проект PLX, провели несколько ранних экспериментов с использованием уже установленных 18 пушек, согласно APS. Эти эксперименты предложили исследователям ранние данные о том, как ведут себя плазменные струи, когда они сталкиваются внутри машины, и исследователи представили эти данные вчера (Октябрь. 21) на ежегодном собрании отдела физики плазмы APS в Форт-Лодердейле, штат Флорида. Эти данные важны, говорят исследователи, потому что существуют противоречивые теоретические модели того, как именно ведет себя плазма, когда она сталкивается в таких столкновениях.

Лос-Аламос сказал, что команда надеется установить оставшиеся 18 орудий в начале 2020 года и провести эксперименты с использованием полной батареи 36 плазменных пушек к концу этого года.