Термоядерная энергия без дорогих магнитов: эксперименты в Сандиа показали работоспособность новой схемы мишени
Американская компания Pacific Fusion объявила о прорыве в исследованиях термоядерного синтеза после успешных испытаний на установке Z Pulsed Power Facility в Национальных лабораториях Сандиа. В ходе экспериментов был достигнут импульс в 22 миллиона ампер всего за 120 наносекунд — это примерно в миллион раз быстрее, чем моргание глаза. Установка Z Pulsed Power Facility использует мощные электрические импульсы для создания экстремальных условий, необходимых для термоядерного синтеза.
Эксперименты с двумя упрощёнными вариантами мишени подтвердили, что магнитные поля могут эффективно проникать в термоядерное топливо для его предварительной намагниченности. Это важный шаг к достижению компанией цели — получению чистой энергии к концу десятилетия.
В рамках Соглашения о совместных исследованиях и разработках (CRADA) учёные использовали мишень размером с ластик, состоящую из пластика, обёрнутого алюминием. «Прорыв» заключается в простоте конструкции. Точно настроив толщину алюминиевого слоя, команда смогла добиться диффузии магнитных полей внутрь мишени, предварительно намагничивая топливо. Этот процесс эффективнее удерживает тепло, облегчая воспламенение топлива во время основного импульса сжатия.
По словам технического директора Pacific Fusion Кита ЛеШьена, полученные результаты показывают, что мишень теперь может выполнять функцию, которая ранее требовала больших, одноразовых магнитных катушек, что значительно упрощает термоядерную систему. Отказ от дорогостоящего внешнего оборудования позволяет проектировать новые, недорогие мишени, способные обеспечить термоядерный синтез с высоким коэффициентом усиления и открыть путь к экономически выгодной термоядерной энергии.
Успех в Сандиа напрямую влияет на разработку демонстрационной системы Pacific Fusion, которую планируется построить в Нью-Мексико. Эксперименты показали, что более тонкий алюминиевый слой позволяет магнитному полю быстрее и сильнее проникать в мишень, предоставляя команде новый инструмент для повышения эффективности. Результаты также позволяют проверить передовые инструменты моделирования Pacific Fusion, разработанные в сотрудничестве с Flash Center при Университете Рочестера.
Одним из главных препятствий на пути внедрения инерционного термоядерного синтеза (ICF) для коммерческой энергетики является то, что мишень и окружающие материалы испаряются при каждом импульсе и требуют замены. Pacific Fusion решает эту проблему, заменяя сложное и дорогое внешнее оборудование упрощённым цилиндром из алюминия и пластика.
В отличие от традиционных лазерных подходов, таких как в Национальном комплексе зажигания, где о зажигании сообщили в 2022 году, подход Pacific Fusion использует импульсные магнитные поля. Этот метод ориентирован на доступное производство энергии с высокой частотой повторения, а не на сложные и высокоточные конструкции, используемые для чисто научных целей, и предлагает более прямой путь к коммерциализации термоядерной энергии.