Ученые совершили прорыв в термоядерном синтезе. Или все же нет?

Физики команды Национального центра зажигания (NIF) из Ливерморской национальной лаборатории США 13 декабря сообщили о прорыве в термоядерном синтезе. Впервые в истории количество энергии, потраченной на разогрев топлива, оказалось меньше, чем количество энергии, выделенной в ходе термоядерного горения.

Тут коротко нужно пояснить, о чем мы говорим. Термоядерный синтез — реакция синтеза новых более тяжелых элементов из более легких, сопровождающаяся выбросом огромного количества энергии, которая запасена в ядрах сливающихся элементов. Такие реакции протекают в звездах, например, в Солнце — и за счет этой энергии мы живы. Люди давно хотели это повторить, но удавалось только в виде бомбы, которая разрушает жизнь.

Уже давно — и особенно после бомбы — было очевидно, что можно эту энергию получать. Но как сделать это контролируемо? Очень активно пытались в эпоху расцвета физики — про знаменитые токамаки знают даже те, кто не слишком интересуется физикой. Это, кстати, очень патриотичный прибор: долгое время их строили только в СССР. Грубо, это камера исходно тороидальной (сейчас уже не только) формы с большими магнитами, которые удерживают плазму (нагретое до экстремальных температур вещество), где и идет термоядерный синтез.

Но оказалось, что тут все как с полетами в космос: поначалу круто, а потом начинает буксовать и годами никто никуда не может сдвинуться. Энергии на получение и удержание плазмы уходило намного больше, чем рождалось в ходе реакций синтеза.

Тем не менее цель уж больно заманчивая, и люди продолжали работать, придумывать новые схемы получения плазмы и запуска термоядерных реакций. И нынешняя новость о прорыве как раз не из токамака. В приборе, построенном в NIF, используется совсем другой принцип: мишень, в которой должна пройти реакция, помещают в специальный цилиндр и облучают сверхмощными лазерами. Они создают рентген в стенках цилиндра, он разогревает внешний слой мишени, который обрушивается внутрь, сдавливая сердцевину мишени так сильно, что ядра вынуждены сливаться друг с другом. По сути, маленькая термоядерная бомба. И вот авторы сообщили, что им удалось получить КПД больше 1, то есть в ходе реакции выделилось больше энергии, чем было поглощено мишенью.

Все это звучит очень заманчиво, хотя смутные предчувствия подсказывали, что вряд ли речь идет о прорыве в привычном понимании этого слова. Потому что до сих пор все новости про термояд были именно такими. Достаточно вспомнить всю историю термояда и, например, многолетний долгострой ITER — огромный реактор типа токамак, проект которого разрабатывается с 1980-х. При этом строиться он начал только в 2010 году на юге Франции.

ITER должен продемонстрировать, что термояд реально использовать как источник энергии, то есть его применение может быть экономически оправданным. В ходе работы над проектом постоянно выяснялось, что у нас чего-то не хватает: то материалов, способных выдерживать воздействие выделяющихся нейтронов, то магнитов с нужными характеристиками. Из-за бесконечных проблем начало и конец строительства все время отодвигались, сейчас в качестве даты стоит 2025 год, но мало кто сомневается, что ее опять изменят.

Так что и новое сообщение, хотя и было встречено с оптимизмом, но довольно сдержанным, особенно в околонаучной прессе. И предчувствия не подвели: да, ученые сообщили, что 5 декабря КПД термоядерной реакции превысил 1, но для практического применения это достижение никак не годится — по множеству соображений. Например, потому что всего в реакции выделилось энергии столько же, сколько при сжигании 100 граммов угля. При этом принципиально увеличить это количество с имеющимися установками нельзя.

Telegram-канал «Безвольные каменщики»