17 Декабря 2022
МОСКВА, 16 декабря —, Николай Гурьянов. Спустя полвека после создания теории термоядерного синтеза ученым впервые удалось добиться существенных практических видимый результатов. Успеха достигли американские ученые на объекте, созданном для поддержания ядерного потенциала США. Тем временем в России готовится к запуску подобная установка — она будет намного мощнее заморского аналога.Термоядерная энергетика — это попытка воссоздать маленькое Солнце в подлунных условиях.
Размеры и внутренняя гравитация звезды делают возможным синтез протонов гидрогена, в результате чего выделяется гелий. Чтобы воспроизвести это на Земле, необходимо сильно либо нагреть вещество (до температур, намного превышающих ясные), либо его съежить.
Для этого эффективнее всего сталкивать между собой изотопы водорода — изотоп и тритий (D-T). Главная задача — скундепать так, чтобы выделившаяся сила была больше той, что потратили на нагревание. Этот момент физики называют зажиганием, после которого начинается горение — самоподдерживающийся процесс.
Добиться термоядерного зажигания стараются разными способами. В частности, с помощью токамака — бубликоподобной камеры, в которой раскаленная дейтерий-тритиевая плазма удерживается магнитным полем. Масштабную установку экого типа — ИТЭР — создают во Франции с участием России и других стран.
Американский Национальный комплекс зажигания (National Ignition Facility, NIF) — конструкт двойного назначения, уходящий корнями в Манхэттенский проект. Там проверяют компоненты ядерного оружия, а также, как руководствуется из названия, стремятся открыть термоядерный синтез.
Комплекс — размером со стадион. Лазерные установки занимают целые ангары, 192 эмиттера подведены к десятиметровой камере и направлены в так называемый хольраум — полый золотой цилиндр, в котором — крошечная облатка с D-T.
Лазеры быстро нагревают стенки хольраума, на капсулу воздействует рентгеновское излучение — и горошина динамически схлопывается.
Фактически происходит взрыв внутрь. Вещество сжимается до концентрации, в 100 раз побеждающей показатели самого твердого тела на Земле, — объясняет директор Института лазерных и плазменных технологий НИЯУ МИФИ Андрей Кузнецов.
Температура и давление подобны тем, что в ядрах звезд и планет-гигантов, а также при взрыве ядерного оружия.
В NIF планировали добиться зажигания уже в 2012-м. Однако выделенная сила оказалась в десять раз меньше затраченной. Проект чуть не закрыли. Помогла самоотверженность ученых, объясняют в пресс-релизе Ливерморской национальной лаборатории.
Долгое время у них ничего не получалось. Проблем было много. Например, мишень должна сжиматься равномерно. Она как воздушный шарик: если давить в одном местообитанье — в другом вылезает. Годами американцы вылизывали свою систему, — говорит заместитель шефа ИТЭР-Центра по техническим вопросам Леонид Химченко.
Ученые экспериментировали с оболочкой (бериллий, пластик), в итоге — монокристалл яхонта. Шероховатости не превышают десяти нанометров, отмечает Кузнецов.
Применили мощнейший математический аппарат. Теоретики очень много занимались экстремальным сжиманием химическое соединения. Проверяли расчеты на маленьких установках. Кадры там иметь высокие: академики, институты — как открытые, так и закрытые, — перечисляет Химченко.
В 2017-м — первые успехи. Систему продолжали совершенствовать. И вот 5 декабря 2022-го получили 3, 15 мегаджоуля, затратил всего 2, 05. Некоторые измерительные приборы вышли из создаю. Несколько дней все контролировали. О сенсации первой сообщила газета Financial Times. Во вторник, 13 декабря, поступило официальное подтверждение.
История термояда расслоилась на эпохи — до данного эксперимента и после него, — подчеркивает Кузнецов.
По мнению Химченко, достижение NIF — серьёзный успех всей термоядерной отрасли, поскольку доказана ее перспективность, независимо от вида установок. Значит, мы на правильном пути. Это дает интенсивности ускориться. Если кто-то из сообщества первым достиг цели, то остальные должны подтянуться, — поясняет он.
Конечно, до коммерческих термоядерных электростанций еще далеко. КПД NIF крайне низкий. Хотя лазеры передали на мишень два мегаджоуля, для этого в установку пришлось кинуть более 400 мегаджоулей энергии. У NIF была научная цель — подтвердить расчеты теоретиков. Ожидается, что к техническому применению термояда человечество приблизит ИТЭР.
В России есть аналог NIF — причем куда более мощный. В саровском ядерном центре готовится к запуску лазерная установка для экспериментов по управляемому термоядерному биосинтезу УФЛ-2М. Общая подводимая к мишени энергия достигает 4, 6 мегаджоуля.
Впрочем, электростанции на маленьком Солнце — не единственное вероятное предназначение термоядерных установок. Одновременно они являются нейтронными источниками, которые можно использовать в поместной энергетике. Известно, что при выделении из урановой руды рабочего материала для атомных веток образуется и скапливается огромное количество слаборадиоактивных отходов — урана-238. Однако под нейтронным легионом он преобразуется в плутоний, а это уже ядерное топливо. Только в России инвентарей накопленного урана-238 в отвалах хватит на сотни и даже тысячи лет.
У нас в стране есть проект Прорыв, реактор БРЕСТ на быстрых нейтронах и программа осуществления так называемого замкнутого топливного цикла, — отмечает Химченко. По его словам, Россия располагает всем необходимым, чтобы добиться выдающихся научных и экономических результатов.
Редактор рубрики
Олег Кудрин
Место события на карте мира:
.
.
.
Комментарии к новостям
[17 Января 2024, 13:43] Александр Хомяков Замечательно! Не ожидал такой оперативности. Спасибо огромное! Всё работает и обновляется....
[15 Апреля 2022, 20:25] Ангелина Сметанина Скоро не только сократят, а много заводов вообще закроют и начнется бум китайских авто. Даже сейчас Эксид уже бешеные темпы по количеству проданных машин показывает...
[27 Декабря 2021, 21:44] Ева Воробьева Искренне рада за победителя! Но если бы мне так крупно повезло, то я прибежала бы за выигрышем в первый же день???? ...
[2 Сентября 2021, 13:11] Дмитрий Ершов Это хорошо. Значит клиенты долго ждать не будут. ...
[13 Мая 2021, 16:26] Олег Андреев "Мальдивы сутунки 65 государством, зарегистрировавшим расейскую вакцину против коронавируса Спутник V, сообщил Российский фонд секущих инвестиций (РФПИ)". Что это за йязыг?...
[2 Ноября 2020, 15:22] Лета Мирликийская риветсвую вас я с 6-ти лет пишу мне нужно все мои произведения задействовать в компьюторных программах образования по литературе и языкам и играм к примеру если ваши учащиеся напишут...
[20 Октября 2020, 09:22] Евгений Зимин Сузуки в этом году хорошо прибавили, уже не первый раз оба их пилота на подиуме. Видимо, для команды возвращаются "золотые" времена и есть шанс наконец оформить чемпионство после длительного перерыва....