13 декабря 2022 года в Вашингтоне было объявлено о значительном прорыве в термоядерных технологиях: впервые получена термоядерная реакция с net Energy Gain (энергетической безубыточностью) – выделено больше энергии, чем затрачено на её запуск.
Энергетическая безубыточность
Энергетическая безубыточность означает, что получаемая энергия превышает затраченную на запуск и поддержание реакции. Это аналогично получению двух монет при затрате одной. В отличие от большинства земных источников энергии, требующих длительной окупаемости, достижение безубыточности в термояде сулит неограниченное количество чистой энергии, потенциально позволяя отказаться от ископаемого топлива.
Мнение экспертов
Несмотря на оптимизм СМИ, некоторые физики оспаривают полное достижение net Energy Gain, но признают значительный научный успех – получение больше энергии, чем было вложено в реакцию.
Аналогия с костром
Аналогия с разведением костра иллюстрирует суть: для начала горения дровам требуется энергия. «Зажигание» – момент самоподдержания реакции, когда она выделяет достаточно энергии для продолжения без внешнего поджигания. Ливерморская национальная лаборатория впервые добилась именно этого «зажигания».
Эксперимент Ливерморской национальной лаборатории
Успех лаборатории – результат многолетних исследований. Ключевым стало создание идеально симметричной топливной капсулы (размером с горошину перца, толщина стенок – 50 нанометров) и её обстрел 192 лазерами для инициирования реакции. Хотя реакция длилась наносекунды, она была самоподдерживающейся.
Энергетическая эффективность
Несмотря на триумф, эффективность низка: из 300 мегаджоулей затраченной энергии, только 3 мегаджоуля получено на выходе (с топливного шарика – 2 мегаджоуля). Это объясняется потерями энергии на разных этапах. Тем не менее, это важный шаг.
Развитие термоядерной энергетики
Значительный прогресс в термоядерных технологиях последних десятилетий, связанный с новыми материалами и вычислительными мощностями, ускоряет решение давних технических проблем.
Роль частных инвестиций
35 частных термоядерных проектов привлекают миллиарды долларов инвестиций, обеспечивая гибкое финансирование и нестандартные решения, ускоряя развитие отрасли.
Проблемы и перспективы
Развитие сдерживается техническими, политическими и экономическими факторами (крупные инвестиции, неопределённость окупаемости, бюрократия). Однако термоядерная энергетика остаётся потенциальным решением энергетического и климатического кризисов, обеспечивая чистую и практически неисчерпаемую энергию.
Достижение энергетической безубыточности – впечатляющий прогресс. Разнообразие подходов, участие частных компаний и исследования приближают мир к эпохе термоядерной энергетики.