Первоначально опубликованное в журнале «Физика плазмы», Общество Макса Планка кратко и лаконично обобщило текущее состояние различных систем ядерного синтеза. Конечно, наиболее интересным в этом контексте является так называемое тройное произведение, которое представляет собой плотность имеющихся атомных ядер, их температуру и продолжительность стабильного состояния как произведение этих величин.

Если результат достаточно высок, соответствующая технология превышает порог положительного энергетического баланса. Это означает, что выходит больше энергии, чем было вложено. Именно это было впервые достигнуто с помощью лазерного синтеза в 2021 году. Исследовательский центр США «National Ignition Facility» обстреливал металлические сферы лазерным светом.

Рентгеновские лучи, вызванные таким образом, нагревают водород внутри до необходимой температуры. При этом давление в закрытой системе значительно возрастает, что ускоряет ядерный синтез. В конечном итоге тепловая энергия превышает необходимую энергию лазера.

На следующем этапе по сфере также можно стрелять напрямую, пока она не взорвется, но без дополнительных рентгеновских лучей. Однако это пока работает не очень надежно. И, к сожалению, каждый раз приходится вставлять новую сферу. Непрерывная работа, необходимая для электростанции, не может быть реализована этим методом.

Энергетический баланс соответствует реальности

Однако теоретически токамак - гигантский электромагнит с циркулирующей внутри плазмой, нагретый до температуры посредством внешнего излучения и внутреннего нагрева - способен точно эта непрерывная операция. Однако потребность в энергии настолько огромна, что даже ИТЭР, первый полностью функциональный термоядерный реактор, все еще строящийся, не может генерировать электроэнергию - наоборот.

Однако технология является зрелой, исследовалась десятилетиями и подходит для коммерческой электростанции, если когда-либо будет достигнут избыток энергии. Это не означает, что другая концепция все еще не может обогнать опробованные идеи. Например, планируется создать дополнительное давление в токамаке. Это значительно снизит требуемую температуру, а это означает, что этот принцип, по крайней мере, близок к осуществимости. Тройное произведение соответствует произведению токамака JT-60U в Наке, Япония. Это означает, что требуется в десять раз больше энергии, чем можно произвести.

Другие идеи направлены на использование энергии удара, чтобы вызвать внезапное увеличение давления и температуры. «First Light Fusion», дочерняя компания Оксфордского университета, запускает капсулу, наполненную водородом. Вызванные ударные волны предназначены для создания необходимого давления для создания лучших условий для ядерного синтеза. Однако здесь ясна только основная идея, реализация остается туманной.

А у компаний ТАЕ и «Гелион» два пакета, уже преобразованные в плазму, выстреливаются в магнитное поле на максимальной скорости и сталкиваются непосредственно друг с другом. Однако до сих пор вам придется вкладывать в эту систему в тысячу раз больше энергии, чем вы получаете обратно.

Условия, подобные тем, что в ядре Солнца: идей много, и исследования будут продолжаться, поскольку пока еще далекие цель слишком заманчива.