Нові обчислення можуть, нарешті, зробити енергію синтезу реальністю

Добре відомо, що ядерний синтез - реакція, яка впливає на наше Сонце, - може бути ключем до відкриття чистої, безмежної енергії тут, на Землі.

Але одна з найбільших проблем сучасної науки полягає в тому, як використовувати реакцію синтезу, щоб вона виробляла більше енергії, ніж споживає. І новий документ стверджує, що знайшов спосіб зробити саме це.

Замість того, щоб дивитися, як оптимізувати загальні конструкції реактора злиття, такі як токамаки або стеллератори, група фізиків експериментально перевірила деякі нові типи реакторів.

Вони виявили, що дивний дизайн сфери може стати ключем до досягнення чистого позитивного ядерного синтезу, тому що, що дивно, він може генерувати більше енергії, ніж він використовує.

Ключова відмінність, крім його форми, полягає в тому, що ця ядерна сфера буде зливати водень і бор, а не ізотопи водню, такі як дейтерій і тритій. І він використовує лазери для нагріву сердечника до 200 разів більше гарячого, ніж центр Сонця.

Якщо розрахунки команди вірні, пристрій реактора воднево-борного реактора може бути побудовано і виробляти чистий позитивний енергетичний шлях до того, як будь-якої з тестованих в даний час реакторів досягне завершення.

Ще краще, що реакція водень-бор не виробляє нейтронів і тому не створює ніяких радіоактивних відходів в якості побічного продукту.

«Це найбільш захоплююча річ, щоб побачити, що ці реакції підтверджені в недавніх експериментах і симуляції», - говорить провідний дослідник Хайнріх Гора з Університету Нового Південного Уельсу в Австралії.

«Я думаю, що це ставить наш підхід перед усіма іншими технологіями термоядерної енергетики».

Реакції злиття використовують протилежний підхід до реакцій ядерного ділення, на які ми розраховуємо сьогодні для нашої ядерної енергії: замість того, щоб розділятися атоми, вони об'єднуються або зливаються разом.

Це схоже на реакції, які впливають на Сонце, оскільки більш легкі ядра злиті, щоб будувати більш важкі за допомогою неймовірних температур і тисків.

Наскільки це звучить в теорії, на практиці це дуже складно використовувати. Протягом останніх двох років були рекордними для термоядерних реакторів по всьому світу, і Німеччина включила їх сильно роздутий реактор на стеллаторе Wendelstein 7-X.

Але, незважаючи на всі наші досягнення, ми не набагато ближче до створення чистого позитивного ядерного синтезу. Простіше кажучи, це тому, що ці машини просто споживають стільки енергії, щоб генерувати плазму.

Фактично, Wendelstein 7-X навіть не призначений для генерації корисного кількості енергії, коли-небудь. Це просто доказ концепції.

Але протягом багатьох років Гора і її команда працювали над альтернативними проектами. І в цьому дослідженні вони перевірили їх експериментально, а також шляхом моделювання.

Їх воднево-борний реактор працює, викликаючи реакцію «лавинного» синтезу з лазерного променя, що накопичує квадрильйон ват потужності всього за трильйонну частку секунди.

Ви можете бачити, як це буде виглядати нижче.

Схема, що показує реакцію водень-бор. Зображення: UNSW

Останні випробування поставили підхід водень-бор перед іншими аналогічними технологіями, включаючи синтез дейтерій-тритій, який вивчається в Національному інституті займання в США (а також має недолік у виробництві радіоактивних відходів).

Команда також зібрала дорожню карту для подальшого розвитку злиття водень-бор.

Кращі новини? Якщо майбутнє дослідження не виявить будь-яких серйозних технічних перешкод для цього підходу, вчені вважають, що прототип реактора може бути побудований протягом десятиліття.

Незважаючи на те, що для оптимізації необхідних реакцій і підтримки їх досить стабільним для генерації електроенергії залишається багато проблем, якщо цей новий метод зварювання може бути виконаний, переваги можуть бути величезними.

«Паливо і відходи безпечні, реактор не потребує теплообміннику і генераторі парової турбіни, а лазери, які нам потрібні, можуть бути куплені з полиці», - говорить Уоррен Маккензі, керуючий директор HB 11, який володіє патенти на нову технологію.

Дослідження було опубліковане в лазерних променях і пучках частинок.

Література: Наукові оповіщення, лазерні і пучки частинок