Ученым NIF впервые удалось достичь положительного энергетического баланса инициируемой реакции ядерного синтеза

Ученые из Национальной лаборатории Лоуренса (Lawrence Livermore National Laboratory, LLNL), работающие на одной из самых мощных лазерных установок в мире на сегодняшний день, National Ignition Facility (NIF), впервые за всю историю их экспериментов по инициации управляемой реакции теромоядерного синтеза удалось достичь положительного энергетического баланса всего процесса в целом. Это означает, что в момент проведения эксперимента количество выделившейся в результате реакции теромоядерного синтеза энергии превысило количество энергии, затраченное на ее инициацию. И это достижение является огромным шагом на пути к реализации самоподдерживающейся реакции теромоядерного синтеза, которая может и должна стать в будущем неисчерпаемым источником экологически чистой и дешевой энергии.

Установка NIF, находящаяся в Ливерморе, Калифорния, на сооружение которой было потрачено около 3.5 миллиардов долларов, содержит 192 мощных лазера, все лучи которых фокусируются только на маленькой точке пространства. В эту точку помещается крошечный шарик из замороженного водородного топлива, а импульс лазерных лучей нагревает этот шарик до сверхвысокой температуры, создавая вокруг него область чрезвычайно высокого давления, что позволяет приблизиться к условиям, необходимым для инициации самоподдерживающейся реакции термоядерного синтеза.

Следует напомнить, что в 2009 году руководство NIF и лаборатории Лоуренса взяли на себя обязательство продемонстрировать управляемую реакцию термоядерного синтеза, которая способна обеспечить получение большого количества полезной энергии, до 30 сентября 2012 года. Но, к указанному сроку в связи с проблемами технического характера ученым так и не удалось достичь поставленной цели и сдержать свое обещание. При этом значительно был превышен расход выделенных на эти работы финансовых средств. Все это послужило причиной к тому, что исследовательские работы на NIF были почти свернуты, а основным направлением работы стали исследования в области ядерного оружия.

Несмотря на такую переориентацию направления исследований, ученым все же удавалось периодически проводить эксперименты в направлении управляемого термоядерного синтеза. И, согласно информации от агентства BBC, в ходе одного из таких экспериментов, который был проведен в конце сентября 2013 года, количество энергии, выделившейся в результате реакции ядерного синтеза, наконец, превысило количество энергии, переданной шарику из водородного топлива. Следует особо отметить, что положительный баланс энергии, полученный учеными лаборатории Лоуренса, является первым подобным случаем за всю историю исследований в направлении реализации управляемой реакции термоядерного синтеза.

Заметим, что количество энергии, затраченное в общей сумме на проведение эксперимента, значительно превышает количество выделившейся термоядерной энергии. Это произошло в связи с тем, что технология накачки водородного шарика энергией с помощью лазеров является не самой эффективной, не вся энергия лазеров попадает точно в мишень, лазеры, их источники питания и дополнительное оборудование имеют свои коэффициенты полезного действия, что приводит к затратам достаточно большого количества дополнительной энергии.

Установка National Ignition Facility является одним из нескольких проектов во всем мире, нацеленных на реализацию и использование управляемого термоядерного синтеза. Еще одним из наиболее значимых таких проектов является проект ITER, тороидальный реактор которого строится сейчас на юге Франции. Несмотря на схожие конечные цели, реактор ITER будет использовать совершенно иные принципы для инициации реакции термоядерного синтеза. В нем, как и во всех реакторах типа "Токамак", будет использоваться технология сжатия плазменного шнура с помощью сильнейших магнитных полей.