First Light достигает термоядерного синтеза, применяя уникальную новую технологию

Компания First Light Fusion заявляет, что ее новый подход предлагает «самый быстрый, простой и дешевый путь к коммерческой термоядерной энергии». Сейчас компания отмечает значительный прорыв со своей первой подтвержденной реакцией термоядерного синтеза.

Там, где современные атомные электростанции выделяют энергию путем расщепления атомов в реакциях деления, термоядерные реакторы будут выделять энергию так же, как это делает Солнце, – разбивая атомы друг о друга так сильно и так быстро, что они сливаются в высшие элементы.

Большинство крупных термоядерных проектов на основе токамаков и стеллараторов, осуществляемых в настоящее время, нацелены на создание чудовищно высоких температур, выше, чем в ядре Солнца, в магнитно ограниченной плазме, надеясь заставить эти атомы двигаться достаточно быстро, чтобы преодолеть мощное отталкивание между двумя ядрами.

Но есть и другие подходы, в том числе австралийский HB11, который использует более целенаправленный подход, используя сверхмощные лазеры для ускорения атомов водорода в топливных гранулах бора с огромной скоростью, получая положительно заряженные атомы гелия, которые могут быть непосредственно собраны для получения электроэнергии.

First Light Fusion говорит, что у него есть совершенно другой подход, который не требует дорогих, мощных лазеров или магнитов для выполнения работы.

Как и подход HB11, он требует огромной скорости. Гиперзвуковая скорость создается у снаряда, выпущенного из рельсотрона по падающей цели, которая специально разработана для создания тонко настроенных коллапсирующих ударных волн, которые создают мгновенные уровни давления, почти в миллиард раз превышающие атмосферное давление на уровне моря.

Уровни давления достаточно высоки, чтобы вызвать взрыв небольших встроенных дейтериевых топливных гранул на достаточно высоких скоростях, чтобы преодолеть ядерное отталкивание и запустить термоядерные реакции.

Снаряд выпускается с использованием электромагнитной конструкции, похожей на рельсотрон, со скоростью около 6,5 км/с (23 400 км/ч), что чуть менее в 19 раз превышает скорость звука. Он наведен прямо на цель, которая сама сбрасывается в реакционную камеру через тот же вход. При ударе давление удара составляет около 100 гигапаскалей.

В конструкции мишени используются взаимодействующие схлопывания полостей и волны давления для усиления этого давления примерно до одного терапаскаля, а когда топливная таблетка взрывается, массивные волны давления обрушиваются на нее со всех сторон, и конечное давление может достигать 100 терапаскалей.

При этом топливо разгоняется до скорости более 70 км/с (252 000 км/ч) или 204 Маха. Вы можете увидеть это в действии ниже, где цвета обозначают уровни давления, а маленькая сфера посередине представляет собой топливную таблетку.

В этот момент, как сообщает First Light, топливо становится самым быстродвижущимся объектом на Земле, а давление и температура, создаваемые топливной таблеткой при ее сжатии с нескольких миллиметров до менее чем 100 микрон, достаточны для запуска термоядерных реакций.

Они выделяют внушительное количество тепловой энергии и нейтронов, которые поглощаются завесой жидкого металлического лития толщиной 1 метр, текущей внутри камеры. Моделирование этого процесса вы можете увидеть на видео ниже.

Когда гранула падает в бассейн с жидким литием, теплообменник передает тепло воде, вырабатывая пар, который вращает турбину и вырабатывает электричество в окончательной конструкции коммерческого реактора.

Каждая гранула, по словам First Light, будет производить достаточно энергии около 6,2 мегаватт-часа. На коммерческой электростанции это будет происходить каждые 30 секунд, что даст станции эффективную мощность около 744 МВт — немного меньше 1 ГВт средней атомной станции, но без каких-либо ядерных отходов или потенциального расплавления.

First Light сообщает, что агенство AEA подтвердило, что эксперимент показал, что выстрел производил нейтроны, «соответствующие тем, которые образуются при синтезе дейтериевого топлива».

Пока это демонстрация на ранней стадии, и поэтому было произведено всего около 50 таких нейтронов, что соответствует предсказанному выходу. Но First Light заявляет, что достигла точки термоядерного синтеза в рекордно короткие сроки, демонстрируя «самый быстрый прогресс в тройном продукте термоядерного синтеза среди всех проектов в истории термоядерного синтеза». На это также было потрачено менее 59 миллионов долларов, тогда как самый консервативный бюджет проекта ИТЭР составляет около 20 миллиардов долларов.

Компания заявляет, что планы эксперимента, который продемонстрирует чистый прирост энергии, «развиваются в темпе», и что команда «работает над пилотной установкой, производящей ~ 150 МВт электроэнергии и стоимостью менее 1 миллиарда долларов».