Ученые создают радикально новый реактор для термоядерного синтеза

HB11 Energy — дочерняя компания, основанная в Университете Нового Южного Уэльса, объявила о регистрации патентов в Японии, Китае и США, защищающих ее уникальный подход к производству термоядерной энергии.

Термоядерный синтез — это долгожданное, чистое, безопасное решение энергетических потребностей человечества. Именно так само Солнце производит огромное количество энергии, которая питает жизнь на нашей планете до сих пор.

Там, где ядерное деление — расщепление атомов для высвобождения энергии — оказалось невероятно мощным, но безумно разрушительным, когда что-то идет не так, термоядерный синтез обещает надежное, безопасное и дешевое производство чистой энергии без шансов радиоактивного заражения.

Ряд проектов стоимостью в миллиарды долларов медленно продвигается вперед, от безумно сложного стеллератора Wendelstein 7-X Института Макса Планка до не менее сложного проекта ITER, и большинство из них опираются на подход термоядерного синтеза дейтерий-тритий, который требует создания очень высоких температур, намного более высоких, чем у Солнца, до 100 миллионов градусов по Цельсию и более. Здесь технология HB11 резко меняет курс.

«Мы обходим стороной все научные проблемы, которые сдерживают энергию синтеза более полувека», — говорит директор австралийской компании, которая утверждает, что ее технология синтеза с водородом и бором уже работает в миллиард раз лучше, чем ожидалось.

В результате многолетних исследований заслуженного профессора Генриха Гора, подход HB11 к термоядерному синтезу позволяют покончить с редкими, радиоактивными и сложными видами топлива, такими как тритий, а также с невероятно высокими температурами. Вместо этого он использует много водорода и бора B-11, применяя точное воздействие очень специальных лазеров, чтобы начать реакцию синтеза.

Вот как HB11 описывает свой «обманчиво простой» подход: конструкция представляет собой «практически пустую металлическую сферу, где в центре удерживается топливная таблетка небольшого размера HB11 с отверстиями на разных сторонах для двух лазеров. Один лазер создает магнитное сдерживающее поле для плазмы, а второй запускает «лавинную» цепную реакцию синтеза. Альфа-частицы, генерируемые реакцией, создают электрический поток, который может быть направлен почти непосредственно в существующую энергосистему без необходимости в теплообменнике или паротурбинном генераторе.»

«Многие эксперименты по термоядерному синтезу используют лазеры, чтобы нагревать вещи до сумасшедших температур – мы нет. Мы используем лазер для массового ускорения водорода через образец бора с помощью нелинейного форсирования. Можно сказать, что мы используем водород в качестве дротика и надеемся попасть в бор , и если мы попадем, то сможем начать термоядерную реакцию. Вот в чем его суть. Если у вас есть научная оценка температуры,то это, по сути, скорость движения атомов. Создание термоядерного синтеза с использованием температуры — это, по сути, случайное перемещение атомов в надежде, что они столкнутся друг с другом, но наш подход гораздо более точен.» — говорит управляющий директор HB11 доктор Уоррен Маккензи.

«Слияние водорода и бора создает пару атомов гелия», — продолжает он. «Это голые атомы, у них нет электронов, поэтому у них есть положительный заряд. Нам просто нужно собрать этот заряд. По сути, недостаток электронов является продуктом реакции, и он напрямую создает ток».

Сами лазеры опираются на ультрасовременную технологию «импульсного усиления», разработка которой принесла изобретателям Нобелевскую премию по физике в 2018 году. По словам HB11, гораздо меньшего размера и проще, чем любой из высокотемпературных термоядерных генераторов, его генераторы будут компактными, чистыми и достаточно безопасными для сборки в городских условиях. Там нет ядерных отходов, нет перегретого пара и нет шансов на расплавление.

«Это совершенно новый подход», — говорит профессор Генриха Гора. «Лазерные импульсы мощностью 10 петаватт. Было показано, что вы можете создавать условия синтеза без сотен миллионов градусов. Это совершенно новое знание. Я работаю над тем, как этого достичь, более 40 лет. Это уникальный результат. Теперь нам нужно убедить людей, работающих в области термоядерного синтеза, — что наши реакторы работают лучше, чем современные генераторы теплового равновесия на сто миллионов градусов. У нас есть что-то новое, что может радикально изменить всю ситуацию. Замена углерода в качестве нашего источника энергии это радикально новая ситуация и новая надежда на чистую энергию и климат».

Действительно, эксперименты и моделирование цепной реакции, инициируемой лазером, возвращают скорости реакции в миллиард раз выше, чем прогнозировалось. Эта каскадная лавина реакций является важным шагом к достижению конечной цели: выдает гораздо больше энергии от реакции, чем потребляет. Необычайно ранние результаты приводят к тому, что HB11 верит, что у компании «есть большие шансы достичь цели получения чистой энергии впереди других научных групп».

«Поскольку мы не пытаемся нагреть топливо до невероятно высоких температур, мы обходим стороной все научные задачи, которые сдерживают энергию синтеза более полувека», — говорит доктор Маккензи. «Это означает, что наша дорожная карта развития будет намного быстрее и дешевле, чем любой другой подход для синтеза. Вы знаете, что удивительно? Генриху за восемьдесят. В 1970-х годах он сказал, что это будет возможно. Это возможно только сейчас, потому что эти новые лазеры способны это сделать. На мой взгляд, это потрясающе».

Однако доктор Маккензи не будет обращать внимания на то, сколько времени пройдет до того, как водородно-борный реактор станет коммерческой реальностью. «Вопрос о сроках сложен, — говорит он. «Я не хочу быть посмешищем, обещая, что мы сможем сделать что-то за 10 лет, а потом не сделаем.»

«Первый этап — демонстрация реакции, которая должна быть. Второй этап — получение достаточного количества реакций, чтобы продемонстрировать прирост энергии путем подсчета количества гелия, выходящего из топливной таблетки, когда у нас работают эти два лазера. Это даст нам все знания, необходимые для создания реактора. Таким образом, третьим этапом является объединение всего этого и демонстрация реактора, который работает».

Это очень важные заявления. Если действительно будет достигнута дешевая, чистая, безопасная термоядерная энергия, то это стало бы невероятным скачком вперед для всего человечества и она обеспечила бы будущие энергетические потребности цивилизации.