Разработчики лазерных и магнитных термоядерных реакторов решили сотрудничать
Несмотря на то, что в области исследований термоядерной энергетики доминирует несколько крупных проектов, существует порядка 50 частных стартапов, занимающихся этой технологией. Они базируются в 12 странах и привлекли более $5,6 млрд инвестиций. Большинство из этих компаний ставят амбициозную цель — получить коммерчески рентабельную энергию термоядерного синтеза к 2030 году. Учитывая историю термоядерной энергетики за последние 75 лет, к таким заявлениям стоит относиться с осторожностью. Даже международный мегапроект по исследованию и разработке термоядерного синтеза ИТЭР столкнулся с четырехлетней задержкой сроков из-за проблем с поставками 6000-тонного магнита и других компонентов.
Большинство проектов по термоядерному синтезу используют слияние двух тяжелых изотопов водорода — дейтерия и трития. Но некоторые исследуют так называемый безнейтронный синтез с использованием слияния протона-бора или гелия-3. Такое разнообразие подходов, с одной стороны, повышает шансы на успех. С другой, приводит к непродуктивной конкуренции, как в 1950-1960-е годы, когда исследования в области термоядерного синтеза считались вопросом национальной безопасности для США, Великобритании и СССР.
В целом, есть два основных подхода к термоядерному синтезу — магнитное удержание плазмы и лазерное инерционное удержание. Обе технологии стремятся к слиянию изотопов водорода, но их подходы различаются. Магнитное удержание использует тороидальное магнитное поле, которое удерживает и сжимает плазму, нагревая ее до температур, во много раз превышающих температуру ядра Солнца. Лазерное инерционное удержание фокусирует мощные лазеры на одной точке, где находится крошечная криогенная гранула из дейтерия и трития. Лазерный импульс вызывает резкое сжатие гранулы, что приводит к слиянию атомов и высвобождению энергии.
Из-за кардинальных различий в подходах на протяжении последних 50 лет ученые и инженеры, как правило, игнорировали достижения друг друга. А порой даже дискредитировали их, утверждая, что лазеры непрактичны для масштабирования, а тороидальные магниты слишком сложны и неуправляемы.
Чтобы наладить диалог, ИТЭР впервые провел встречу частного сектора, посвященную термоядерному синтезу — ITER Private Sector Fusion Workshop. Участники, включая представителей ИТЭР и различных стартапов, обменялись информацией и наметили направления для совместной работы. Этот шаг обусловлен не только научным сотрудничеством, но и недавними прорывами на установках NIF, США и JET, Великобритания.
Во время одной из дискуссий глава Fusion Energy Insights Мелани Виндридж, бывший CEO Fusion Казуки Мацуо и глава Marvel Fusion Дэн Генгенбах обсуждали оба подхода и отметили, что последние успехи открывают новые возможности для сотрудничества. По мнению Мацуо, сторонники лазерного и магнитного удержания могут обмениваться опытом, применимым в обеих технологиях синтеза. Например, в разработке систем термоядерного бланкета — элемента, преобразующего энергию синтеза в пригодную для использования форму. Эта технология применима к обоим подходам.
Существуют и другие направления для совместной работы: разработка материалов для строительства термоядерных установок, программное обеспечение и правила техники безопасности. В результате развитие коммерческой термоядерной энергетики можно было бы значительно ускорить.