Термоядерный синтез, долгое время бывший уделом научной фантастики, сегодня стал одной из ключевых целей для учёных и инженеров по всему миру. Привлекательность этой технологии очевидна: она обещает человечеству доступ к практически неограниченному, экологически чистому и безопасному источнику энергии. Недавнее достижение исследователей из США даёт надежду, что эта мечта может стать реальностью.
Как работает термоядерный синтез?
В основе процесса лежит слияние лёгких атомных ядер, например, изотопов водорода — дейтерия и трития. При их соединении образуется гелий и нейтрон, а суммарная масса продуктов реакции оказывается меньше массы исходных ядер. Эта разница, известная как дефект массы, и преобразуется в колоссальное количество энергии согласно знаменитой формуле Эйнштейна E=mc². Именно такой процесс питает звёзды, включая наше Солнце, и воспроизвести его в контролируемых условиях на Земле — главная задача современных физиков.
Исторический эксперимент в Ливерморе
Знаковый прорыв произошёл 5 декабря в Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса в Калифорнии. Учёные использовали метод инерциального термоядерного синтеза. В центр специальной камеры поместили крошечную мишень, содержащую изотопы водорода. На неё был направлен сверхмощный импульс от 192 лазеров. Под воздействием этого колоссального потока энергии мишень мгновенно нагрелась и сжалась до невероятных значений, создав условия, при которых ядра водорода начали сливаться, запустив термоядерную реакцию.
Главной проблемой на протяжении десятилетий было достижение так называемого «зажигания» — момента, когда энергия, выделившаяся в результате синтеза, превышает энергию, затраченную на запуск реакции. В ходе этого эксперимента исследователям впервые удалось этого добиться: лазеры передали мишени 2.05 мегаджоуля энергии, а в результате реакции выделилось около 3.15 мегаджоуля. Это означает, что выход энергии превысил затраты более чем на 50%, что является историческим достижением и важной вехой в науке.
Обратите внимание: Японские ученые осваивают технологии создания детей из клеток кожи.
Важный нюанс: энергетический баланс всей системы
Однако не стоит думать, что проблема решена окончательно. Многие СМИ, освещая новость, упустили ключевую деталь. Хотя реакция сама по себе дала больше энергии, чем получила от лазеров, на создание этого лазерного импульса было затрачено гораздо больше — свыше 150 мегаджоулей. Таким образом, общий энергетический баланс всей установки пока остаётся отрицательным: на выходе мы получаем лишь около 1% от энергии, потреблённой системой из сети.
Тем не менее, сам факт достижения положительного выхода энергии непосредственно в термоядерной реакции — это фундаментальный научный прорыв. Он доказывает принципиальную возможность такого процесса и открывает путь для дальнейшей оптимизации. Следующая задача — повысить эффективность не только реакции, но и всей энергетической цепочки, включая лазеры и системы накачки. Это сложнейшая инженерная задача, решение которой, вероятно, займёт ещё не одно десятилетие, но первый и самый важный шаг уже сделан.
Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники.
Источник статьи: Об энергии термоядерного синтеза грезят не только фантасты, но и реальные учёные и инженеры.