1 февраля 2022

На термоядерной установке NIF впервые была получена "горящая плазма"

habr.com Лазерный комплекс установки NIF habr.com

Для того, чтобы термоядерный синтез превратился в неисчерпаемый источник экологически чистой энергии, необходимо создать такие условия, в которых процесс "горения" плазмы становится самоподдерживающимся. И недавно ученые, работающие на установке NIF (National Ignition Facility) в США впервые получили так называемую "горящую плазму", термоядерные реакции в среде которой могут обеспечить большую часть тепловой энергии, необходимой для дальнейшего увеличения количества этих реакций.

Напомним, что установка NIF, в состав которой входит 192 мощных лазера, начала свою работу в 2009 году. Все это сооружение, величиной с 10-этажный дом, предназначено для одной цели - доставки 1.9 мегаджоуля энергии в виде ультрафиолетового света в камеру и фокусировка этой энергии на мишени из замороженного дейтерия, размером с шарик от подшипника.

Такая концентрация огромного количества энергии позволяет создать в точке концентрации огромное давление и температуру, при которых атомы дейтерия вступают в термоядерную реакцию, образуя атом гелия и выпуская достаточно большое количество энергии.

На короткий момент времени происходящее внутри камеры установки NIF должно полностью повторять все процессы, происходящие внутри ядра Солнца. Однако с этим ранее наблюдались некоторые проблемы. Несмотря на количество энергии, затраченной на "поджиг" реакций термоядерного синтеза, энергетический баланс всего этого становился положительным только в редких случаях.

После череды не очень удачных экспериментов были проведены работы по модернизации установки NIF, что позволило увеличить энергию лучей лазерного света, качество фокусировки и форму мишени. И в результате этих мер во время экспериментов, проведенных в ноябре 2020 и в феврале 2021 года, в камере установки впервые была получена "горящая плазма", эффективно поддерживающая процесс саморазогрева.

К сожалению, время жизни "горящей плазмы" в камере установки NIF пока исчисляется наносекундами. Тем не менее, данное достижение является первым значимым шагом к началу поджига реакций термоядерного синтеза, которые будут поддерживать себя на протяжении длительного времени.

"Теперь, впервые за всю историю, у нас имеется система, в которой сам термоядерный синтез производит большую часть необходимой для его дальнейшей поддержки энергии" - пишут ученые, - "Все это является ключевым этапом на пути к еще более высокому уровню контроля над термоядерным синтезом, который, в конце концов, должен стать полностью управляемым".