NASA удваивает амбиции в области ядерного синтеза

Аналитики в области энергетики склонны соглашаться с тем, что ядерный синтез должен заменить деление на электростанциях, чтобы вернуть больше поддержки ядерной энергии как источнику чистой энергии. Задача здесь будет заключаться в ускорении процесса разработки и сокращении огромных затрат на запуск синтеза в режиме онлайн по мере приближения требований по изменению климата. Исследовательский проект NASA может предложить путь к коммерческому использованию ядерного синтеза.

Космическое агентство опубликовало результаты  испытаний «решеточного удержания»,  которые могут изменить масштабы производства и значительно снизить затраты на долгожданную энергию ядерного синтеза. Возможно, оно сможет устранить или, по крайней мере, уменьшить ключевой барьер, который годами удерживал слияние от развертывания. 

Метод ограничения решетки NASA позволяет кинетической энергии термоядерного синтеза объединяться при комнатных температурах. Условия, достаточные для плавления, создаются внутри металлической решетки, которая поддерживается при температуре окружающей среды. Металлическая решетка заполнена дейтериевым топливом, и благодаря новому методу ограничения решетки внутри решетки создается энергетическая среда, в которой атомы могут приобретать эквивалентные кинетические энергии на уровне термоядерного синтеза. 

Одно из явных различий с магнитной реакцией синтеза, которая является основной методологией, пользующейся поддержкой в ​​сообществе термоядерного синтеза, заключается в том, что она значительно более плотная, что и вызывает реакцию. Металл, такой как эрбий, может быть загружен атомами дейтерия, упаковывая топливо в миллиард раз плотнее, чем термоядерные реакторы с магнитным удержанием (токамак). Новый метод «нагревает» или ускоряет дейтроны настолько, что при столкновении с соседним дейтроном он вызывает реакции синтеза DD (дейтерий-дейтерий). 

Большинство интенсивных ядерных НИОКР, таких как крупнейший в мире проект токамака ИТЭР во Франции, основаны на использовании реакции магнитного синтеза. Этот метод создает необычайное тепло, используемое для борьбы с силами естественной реакции атомов и удержания их вместе в плазме. 

Плазма даже во Франции не будет готова до 2025 года, но другой проект, реализуемый в Великобритании, может поддержать токамак ИТЭР и ускорить процесс. Проект в Великобритании был приостановлен 23 года назад, но готовится к новому запуску в 2021 году. Проект ИТЭР все еще строится на юге Франции. Это сотрудничество между 35 странами, которые создавались десятилетиями, утверждая, что они получат первую плазму к 2025 году, а за этим может последовать коммерческий ядерный синтез.

Гонка идет за первой технологией, которая установит стандарты безопасности и запустит долгожданные термоядерные установки, предлагая странам чистую энергию из безопасного и эффективного источника. Он имеет преимущества перед возобновляемыми источниками энергии, в первую очередь ветряными и солнечными, предлагая коммунальным предприятиям стабильную, устойчивую чистую энергию, которая может преодолеть влияние непостоянных погодных условий, влияющих на возобновляемые источники энергии.  Интенсивные пожары кустарников, происходящие на западе США, недавно показали уязвимость солнечной энергии, которая нуждается в ясном, солнечном небе, чтобы максимизировать выработку энергии.

Одним из конкурентов является плотный плазменный фокус (DPF), который разрабатывается компанией LPPFusion, с рабочим названием Middlesex, NJ-based Lawrenceville Plasma Physics, Inc. Он может составить прямую конкуренцию методу решетчатого ограничения NASA, а также обещает гораздо более быструю и экономически осуществимую стратегию вывода термоядерного синтеза на коммерческий уровень. 

В ИТЭР и других реакторных проектах использовались крупномасштабные экспериментальные установки, чем требовалось для DPF. Это уберет дорогостоящие системы, такие как сверхмощные лазеры и микроволновые генераторы, пучки частиц, гигантские сверхпроводящие магнитные системы и другие передовые технологии. Такой путь также означает, что фаза тестирования продлится на несколько лет дольше, чем могут обеспечить новые инновационные технологии.  

Стоимость разработки термоядерного синтеза была довольно высокой. Оценочная стоимость французского ИТЭР на данный момент превышает 40 миллиардов долларов. 

Интерес NASA к ядерному синтезу связан с его будущей стратегией путешествия на Марс и другие планеты через альянсы коммерческих партнеров. Ядерная энергия может быть источником энергии, обеспечивающим гораздо большую мощность и эффективность, чем ракетное топливо. Агентство также заинтересовано в проведении горных работ и испытаний на планетах и ​​астероидах с целью извлечения воды, металлов и минералов. 

Ядерный синтез может стать источником энергии, раскрывающим потенциал NASA для более масштабных исследований космоса вместе с такими партнерами, как SpaceX, Boeing и Blue Origin.

Елизавета Коробкова

Редактор ЭНЕРГОСМИ.РУ