Управляемый термоядерный синтез почти с нами?

Группа исследователей из Массачусетского технологического института (MIT) и других институтов заявляют, что компактный термоядерный реактор SPARC будет работать в реальности. По крайней мере, теоретически, о чем они утверждают в серии недавно опубликованных исследований.

Команда указывает, что на этапах планирования не было обнаружено никаких неожиданных препятствий или сюрпризов. Об этом говорится в семи статьях, написанным 47-ю исследователями из 12 разных научных учреждений.

Иначе говоря, изыскания «подтверждают, что разработка, над которой мы трудимся, скорее всего будет функционировать», — рассказал изданию New York Times Мартин Гринвальд, руководитель проекта и заместитель директора Центра плазменных исследований и ядерного синтеза MIT.

Энергия термоядерного синтеза остается труднодостижимой. Технология сулит безопасный и чистый способ производства энергии путем слияния ядер атомов — так, как это происходит на Солнце. Исследования длятся уже целый век, но пока никому не удалось осуществить идею на практике.

SPARC — один из крупнейших проектов в этой сфере, финансируемый из частных источников (прим. переводчика: вместе с MIT проектом занимается стартап Commonwealth Fusion Systems). Он станет первым в своем роде реактором с «горящей плазмой», где изотопы водорода сливаются, чтобы образовывать гелий, без каких-либо дополнительных затрат энергии.


Рендер токомака SPARC, CFS/MIT-PSFC

Благодаря прогрессу в области сверхпроводящих магнитов, команда надеется достичь таких же характеристик, как у крупных реакторов. Например, как у гигантского реактора ITER (ИТЭР, Международный экспериментальный термоядерный реактор), который начали собирать в прошлом июле.

Магниты удерживают реакции, которые идут с выделением огромного количества тепла, внутри реактора. Это одна из самых острых проблем термоядерного синтеза.

По расчетам команды, SPARC будет способен производить в два раза больше энергии термоядерного синтеза, чем понадобится энергии для генерации реакции. Это был бы огромный скачок, потому что ни одному исследователю не удалось хотя бы выйти на уровень безубыточности.

SPARC разработан как высокомощный токамак среднего размера, который должен достичь чистого прироста энергии с применением ионного циклотронного диапазона частот (ICRF) в качестве основного вспомогательного нагревательного механизма. Эмпирические прогнозы указывают, что в SPARC базовые плазмы достигнут Q ? 11. Это намного превышает целевое значение Q> 2. Чтобы убедиться в успехе SPARC, также было выполнено интегрированное физическое моделирование. Коды TRANSP в сочетании с теоретически обоснованной моделью турбулентности в жидкости Ландау (TGLF) и прогнозом EPED для стабильности пьедестала обнаружили, что значения Q ? 9 можно достигнуть в стандартном H-режиме работы, а Q> 2 возможно даже при неблагоприятных допущениях.

Одно из семи исследований о SPARC

На самом деле, в статьях исследователи отмечают, что могли бы теоретически генерировать в десять раз больше энергии. Но предстоит много работы, прежде чем они смогут сказать наверняка.

Команда MIT надеется построить собственный компактный реактор в следующие три-четыре года. А конечная цель — начать производить электроэнергию с 2035 года, сообщает NYT.

Некоторые ученые, которые десятилетиями работали над термоядерной энергией, говорят, что испытывают энтузиазм от SPARC, но график представляется нереалистичным.

«Чтение этих статей дало мне ощущение, что у них будет там самая контролируемая плазма ядерного синтеза, о которой мы мечтаем, — говорит физик Кэри Фостер из университета Висконсина, не причастный к проекту. — Но если бы я оценивал, где они находятся, то я бы умножил на два, как делаю со всеми моими аспирантам, когда они говорят, как много времени займет задание».

Что думают коллеги-физики о SPARC

«Мы пытаемся сделать следующее: подвести самую прочную физическую основу под проект, чтобы быть уверенными в том, как он будет выполнять работу, а затем предоставить рекомендации и ответить на вопросы по инженерному проектированию по мере его выполнения», — говорит Гринвальд в официальном заявлении.

*Арт с Гордоном Фрименом использован из-за личной любви редакции к Half-Life. Мы не намекаем, что все закончится, как в Black Mesa.