Новый стартап из MIT вознамерился запустить термоядерный реактор за 15 лет. Серьезно?
Известен один анекдот: ядерный синтез будет через двадцать лет. Всегда будет через двадцать лет. Эта шутка, ныне уже не смешная, выросла из оптимизма ученых, которые в 1950-х годах (да и в каждое последующее десятилетие) считали, что ядерный синтез был всего в 20 годах от них. Теперь за этот анекдот серьезно взялся стартап — выходец из MIT (Массачусетского технологического института), весьма уважаемого и известного института: Commonwealth Fusion Technologies. Стартап обещает запустить рабочий реактор ядерного синтеза за 15 лет. Обещает дешевую, чистую и неограниченную энергию, которая решит все кризисы с ископаемым топливом и изменением климата. Так и говорят: «потенциально неисчерпаемый и безуглеродный источник энергии».
Единственная проблема: мы это уже слышали много раз. Что в этот раз по-другому?
Другое известное клише касается энергии синтеза. Идея простая: вы помещаете солнце в бутылку. Осталось только построить бутылку. Энергия синтеза питает звезды, но требует невероятно горячих и плотных условий, чтобы плазма заработала.
Огромное количество энергии может быть выпущено, когда два легких ядра сливаются воедино: дейтерий-тритиевое слияние, которое осуществляется в рамках эксперимента ИТЭР, испускает 17,6 МэВ за реакцию, в миллион раз больше энергии на молекулу, чем вы получаете от взрыва тротилового снаряда. Но чтобы выпустить эту энергию, нужно преодолеть мощное электростатическое отталкивание между ядрами, которые оба заряжены положительно. Сильное взаимодействие на коротких расстояниях приводит к синтезу, который выпускает всю эту энергию, но ядра нужно подвести очень близко — на фемтометры. В звездах это получается само по себе из-за колоссального гравитационного давления на материал, но на Земле с этим сложнее.
Для начала нужно постараться найти материалы, которые останутся живы после воздействия температуры в сотни миллионов градусов Цельсия.
......................
На протяжении многих лет многие команды бросали вызов международной коллаборации, предлагая конструкции поменьше. Вопрос ведь не в скорости, а в практичности. Если на строительство реактора синтеза действительно уйдут миллиарды долларов и десятки лет, будет ли он вообще окупаем? Кто заплатит за строительство? Возможно, к тому моменту, когда будет построен рабочий токамак, сочетание солнечных панелей и новых батарей обеспечат нас энергией, которая будет дешевле изготовленной на токамаке. Некоторые проекты — даже пресловутый «холодный синтез» — оказались лживыми или нерабочими.
Другие же заслуживают большего внимания. Стартапы с новыми конструкциями реактора термоядерного синтеза — или, в некоторых случаях, пересмотренными версиями более старых попыток.
Tri Alpha рассчитывает сталкивать облака плазмы в конструкции, напоминающей Большой адронный коллайдер, а затем удерживать синтезирующую плазму в магнитном поле достаточно долго, чтобы выйти на точку безубыточности и вырабатывать энергию. Им удалось добиться необходимых температур и конфайнмента плазмы на несколько миллисекунд, а также привлечь более 500 миллионов долларов венчурного капитала.
Команда Lockheed Martin Skunk Works, известная своими секретными проектами, наделала шума в 2013 году, объявив, что работает над компактным термоядерным реактором, вырабатывающим 100 МВт и имеющим размер реактивного двигателя. На тот момент они заявляли, что прототип будет готов через пять лет. Конечно, подробностей конструкции они не раскрывали. В 2016 году было подтверждено, что проект получает финансирование, но многие уже потеряли веру и обрели скепсис.
И вот на фоне всего этого безобразия ученые MIT врываются на ринг. Боб Мамгаард, CEO Commonwealth Fusion Energy, заявил: «Мы стремимся заполучить рабочую станцию вовремя, чтобы побороть изменения климата. Мы думаем, что наука, скорость и масштабирование проекта потребуют пятнадцати лет».
Новый проект MIT придерживается дизайна токамака, как это делали и в прошлом.....
Особый соус в данном случае — это новые высокотемпературные сверхпроводящие магниты из оксида иттрия-бария-меди. Учитывая, что ВТСМ могут создавать более мощные магнитные поля при той же температуре, что и обычные магниты, может получиться сжать плазму с меньшей входной мощностью, меньшим магнитным устройством и достичь условий синтеза в устройстве, которое в 65 раз меньше ИТЭР. Таков план, во всяком случае. Они надеются создать сверхпроводящие магниты за ближайшие три года.
