Небольшая лаборатория делает большой прорыв в технологии ядерного синтеза

Ядерная энергетика имеет большие надежды вернуться в качестве серьезного конкурента в коммунальном секторе за счет ядерного синтеза, но она требует огромных инвестиций и еще нескольких лет развития, прежде чем получит одобрение регулирующих органов. Плотный плазменный фокус (DPF) может открыть дверь для принятия термоядерного синтеза гораздо быстрее и экономически целесообразным.

Middlesex, базирующаяся в Нью-Джерси Lawrenceville Plasma Physics, Inc., известная как LPPFusion, может вскоре стать лидером в переходе к ядерному синтезу через DPF.

До сих пор дорогостоящие крупномасштабные экспериментальные установки, использующие лазеры сверхвысокой мощности и микроволновые генераторы, пучки частиц, гигантские сверхпроводящие магнитные системы и другие передовые технологии, были нормой для проектов ядерного синтеза. Но это довольно дорого и имеет несколько лет встроенных в процесс тестирования и разработки. Одним из крупнейших проектов по слиянию был гигантский международный экспериментальный реактор Torus (ITER), строящийся на юге Франции. Сейчас его стоимость оценивается более чем в 40 миллиардов долларов.

DPF открывает дверь в обтекаемое и дешевое будущее термоядерного синтеза — и для того, чтобы еще раз получить больше поддержки для ядерной энергетики как умного источника энергии. Это происходит спустя годы после того, как нынешняя технология ядерного деления утратила поддержку.

Возглавляемая физиком Эриком Лернером, который считается одним из ведущих мировых экспертов по использованию плазмы в ядерном синтезе, команда LPPFusion достигла знакового успеха в 2016 году, когда ее устройство достигло температуры ионов 2,8 миллиарда градусов, что на сегодняшний день является самой высокой температурой, достигнутой в любом эксперименте до сих пор. Это оказалось более чем в 200 раз горячее, чем центр Солнца, и более чем в 15 раз превышает прогнозируемую максимальную температуру для ITER во Франции.

LPPFusion подняла планку и приближается к созданию условий, достаточных для достижения чистой выработки энергии — которая выравнивает валовую выработку электроэнергии минус потребление вспомогательных услуг электростанций. До сих пор это было сделано с небольшим бюджетом в размере 7 миллионов долларов, которые лаборатория инвестировала, при поддержке нескольких преданных сотрудников. Лернер и его команда говорят, что они повысили производительность своей технологии DPF и близки к созданию условий, достаточных для получения чистой энергии — еще один убедительный аргумент в получении поддержки этой технологии.

Его генератор энергии использует водород-бор вместо стандартного дейтерий-тритиевого топлива. Водород-бор не образует никаких радиоактивных отходов и использует неограниченный запас топлива. Он также предлагает возможность прямого преобразования энергии термоядерного синтеза в электричество.

В то время как ядерная энергетика потеряла поддержку после японской ядерной катастрофы на АЭС «Фукусима-Дайити» в 2011 году, ядерный синтез получает поддержку в качестве решения для использования энергии. Один из аргументов заключается в том, что атомные электростанции работают на гораздо большей мощности, чем возобновляемые источники энергии или ископаемые виды топлива, такие как уголь и природный газ. Еще одно замечание, сделанное защитниками, заключается в том, что ядерный синтез обеспечивает постоянный, устойчивый источник энергии — в отличие от ветра и солнца, сталкивающихся с периодическими погодными условиями.

У ядерного синтеза есть впечатляющие сторонники, такие как основатель Microsoft Билл Гейтс и норвежская нефтегазовая компания Equinor. Но в целом возобновляемые источники энергии, включая ветер, гидроэнергию и солнечную энергию, являются главным конкурентом ядерной энергии.

Управление энергетической информации США сообщило, что в 2019 году ядерная энергетика составляла 20 процентов электроэнергии в Америке, а затем возобновляемые источники энергии — 17 процентов. Лидирует природный газ — 38%, за ним следует уголь — 23%.

Строительство электростанций могло бы стать еще одним конкурентным преимуществом DPF перед более дорогостоящими термоядерными генераторами энергии с использованием лазеров и СВЧ. Его водородно-боровые термоядерные электростанции будут предлагать небольшой размер блока, низкие инвестиционные затраты, низкую стоимость топлива и высокий уровень безопасности. По оценкам экспертов, технология DPF может снизить затраты на производство электроэнергии в 10 и более раз по сравнению с существующими традиционными и альтернативными энергетическими технологиями.

Технология DPF существует в различных формах с 1960-х гг. Она используется в нескольких университетских и правительственных лабораториях по всему миру для исследований в области физики плазмы. Она также используется в качестве источника рентгеновских лучей и нейтронов.

Защитники надеются, что DPF станет мостом для ядерного синтеза, чтобы достичь уровня поддержки, необходимого для продвижения от правительственных постановлений и финансовых спонсоров — и стать ведущим источником альтернативной энергии электростанций.

Елизавета Коробкова

Редактор ЭНЕРГОСМИ.РУ