Управляемая лазером технология создания термоядерного синтеза, который устраняет необходимость в радиоактивных топливных элементах и не оставляет токсичных радиоактивных отходов, теперь находится в пределах досягаемости, говорят исследователи.
Впечатляющие достижения в области мощных высокоинтенсивных лазеров позволяют ученым заниматься тем, что раньше считалось невозможным: созданием термоядерной энергии на основе реакций водорода и бора. И австралийский физик лидирует, вооруженный запатентованной конструкцией и работающий с международными сотрудниками над оставшимися научными задачами.
В статье, опубликованной сегодня в научном журнале Laser and Particle Beams, ведущий автор Генрих Хора из Университета Нового Южного Уэльса в Сиднее и международные коллеги утверждают, что путь к синтезу водорода и бора в настоящее время является жизнеспособным и может быть ближе к реализации, чем другие подходы, такие как подход к синтезу дейтерия-трития, которым занимается Национальная установка зажигания США (NIF) и Международный термоядерный экспериментальный реактор, строящийся во Франции.
«Я думаю, что это ставит наш подход впереди всех других технологий термоядерной энергии», - сказал Хора, который в 1970-х годах предсказал, что синтез водорода и бора может быть возможен без необходимости теплового равновесия. Вместо того, чтобы нагревать топливо до температуры Солнца с помощью массивных высокопрочных магнитов для управления сверхгорячей плазмой внутри тороидальной камеры в форме пончика (как в NIF и ITER), синтез водорода и бора достигается с помощью двух мощных лазеров в быстрых всплесках. которые применяют точные нелинейные силы для сжатия ядер вместе.
Слияние водорода и бора не производит нейтронов и, следовательно, никакой радиоактивности в его первичной реакции. И в отличие от большинства других источников производства энергии, таких как уголь, газ и атомная энергия, которые полагаются на нагревание жидкостей, таких как вода, для привода турбин, энергия, вырабатываемая водородно-борным синтезом, преобразуется непосредственно в электричество. Но недостатком всегда было то, что для этого нужны гораздо более высокие температуры и плотности - почти 3 миллиарда градусов по Цельсию, или в 200 раз горячее, чем в ядре Солнца.
Однако впечатляющий прогресс в лазерных технологиях близок к тому, чтобы сделать подход с двумя лазерами осуществимым, а поток недавних экспериментов по всему миру указывает на то, что «лавинная» термоядерная реакция может быть запущена за триллионную долю секунды. -секундный взрыв лазерного импульса петаваттного масштаба, чьи мимолетные вспышки обладают мощностью в квадриллион ватт. Хора сказал, что если ученые смогут использовать эту лавину, прорыв в протонно-борном синтезе будет неизбежен.
«Очень интересно видеть, как эти реакции подтверждаются в недавних экспериментах и симуляциях», - сказал Хора, почетный профессор теоретической физики Университета Нового Южного Уэльса.«Не только потому, что это подтверждает некоторые из моих более ранних теоретических работ, но они также измерили цепную реакцию, инициируемую лазером, для создания выходной энергии в миллиард раз выше, чем предсказывалось в условиях теплового равновесия».
Вместе с 10 коллегами из шести стран, в том числе из израильского Центра ядерных исследований Сорек и Калифорнийского университета в Беркли, Хора описывает дорожную карту разработки водородно-борного синтеза на основе его конструкции, объединяя последние достижения и с подробным описанием того, какие дальнейшие исследования необходимы, чтобы сделать реактор реальностью.
Австралийская дочерняя компания HB11 Energy владеет патентами на процесс Хоры. «Если в течение следующих нескольких лет исследований не будут обнаружены какие-либо серьезные инженерные препятствия, у нас может быть прототип реактора в течение десяти лет», - сказал Уоррен Маккензи, управляющий директор HB11.
С инженерной точки зрения наш подход будет намного проще, потому что топливо и отходы безопасны, реактору не нужны теплообменник и паротурбинный генератор, а лазеры, которые нам нужны, можно купить. полка, - добавил он.