Британская компания First Light Fusion из Оксфордшира представила новую концепцию ядерного синтеза, которая, как утверждают её разработчики, способна впервые сделать эту технологию экономически оправданной. В опубликованном документе описан метод под названием FLARE — Fusion via Low-power Assembly and Rapid Excitation, что можно перевести как «сборка при низкой мощности и быстрое возбуждение».
Чтобы понять замысел, нужно вспомнить, что ядерный синтез — это процесс, при котором лёгкие атомные ядра объединяются в более тяжёлые, высвобождая колоссальную энергию. Именно так работает Солнце. Главная цель исследователей во всём мире — воспроизвести этот процесс на Земле в контролируемых условиях и использовать его как источник дешёвой и экологически чистой энергии.
Классический инерциальный синтез устроен так: топливо (обычно смесь изотопов водорода) одновременно подвергается сильному сжатию и нагреву, чтобы достичь условий воспламенения. Основная проблема в том, что такой подход требует гигантских лазерных установок или сопоставимых по мощности драйверов, а эффективность пока остаётся далёкой от промышленного уровня.
Метод FLARE делит процесс на два этапа. Сначала топливо сжимается более щадящим способом, без чрезмерных энергозатрат. Затем, уже в отдельной стадии, происходит запуск реакции — это и есть быстрое зажигание. Такой подход позволяет получить большой запас энергии при меньших расходах на подготовку.
Вместо сверхмощных лазеров, как в Национальной установке зажигания (NIF) в США, инженеры First Light Fusion используют цилиндрические мишени с плотным толкателем. Этот элемент выполняет роль поршня, который сдавливает топливо при умеренной подводимой мощности. Для инициирования реакции добавляется дополнительный источник — короткоимпульсный лазер или система импульсного питания, подающая резкий и сильный электрический разряд.
Такой формат делает установку технологически проще и уменьшает стоимость экспериментов. Он снижает тепловые потери, улучшает удержание топлива и позволяет достичь зажигания без сложных лазерных комплексов.
Реакция проходит в бассейне жидкого лития, где создаётся структура с пузырьками инертного газа. Литий выполняет несколько ключевых задач: поглощает нейтроны, возникающие в процессе синтеза, воспроизводит тритий — изотоп, необходимый для дальнейшей работы, отводит тепло и защищает стенки реактора от разрушения. Благодаря этому отпадает необходимость в массивных твёрдых защитных конструкциях.
Важнейший параметр — коэффициент усиления, показывающий, во сколько раз энергия, выделившаяся в реакции, превышает затраченную на её запуск. Для коммерческого применения этого уровня должно хватать не только для поддержания процесса, но и для выработки электроэнергии и работы всей станции.
Сегодня мировой рекорд равен 4 — его в мае 2025 года установила американская NIF. По оценкам специалистов, для конкурентоспособности электростанции на основе синтеза требуется показатель хотя бы 200. По расчётам First Light Fusion, их схема способна достичь значения 1000. Это означает, что выход энергии будет в тысячу раз больше вложенной мощности. Такой результат переводит синтез из категории научного эксперимента в область экономически выгодных технологий.
Компания утверждает, что испытательный объект для проверки концепции обойдётся примерно в двадцать раз дешевле, чем NIF — крупнейшая в мире лазерная установка для экспериментов. Причём построить его можно на базе существующих и хорошо отработанных решений, без необходимости создавать уникальное оборудование.
Теперь инженеры намерены поэтапно тестировать ключевые элементы системы. В планах моделирование, разработка и изготовление прототипов мишеней, которые станут основой для первого демонстрационного реактора. Если расчёты подтвердятся, синтез по методу FLARE сможет вывести отрасль на уровень, где энергия станет массово доступной и дешёвой.