First Light досягає термоядерного синтезу, застосовуючи унікальну нову технологію

Компанія First Light Fusion заявляє, що її новий підхід пропонує «найшвидший, простий і дешевий шлях до комерційної термоядерної енергії». Зараз компанія відзначає значний прорив зі своєю першою підтвердженою реакцією термоядерного синтезу.

Там, де сучасні атомні електростанції виділяють енергію шляхом розщеплення атомів в реакціях ділення, термоядерні реактори будуть виділяти енергію так само, як це робить Сонце, - розбиваючи атоми один об одного так сильно і так швидко, що вони зливаються у вищі елементи.

Більшість великих термоядерних проектів на основі токамаків і стелараторів, здійснюваних в даний час, націлені на створення жахливо високих температур, вище, ніж в ядрі Сонця, в магнітно обмеженій плазмі, сподіваючись змусити ці атоми рухатися досить швидко, щоб подолати потужне відштовхування між двома ядрами.

Але є й інші підходи, в тому числі австралійський HB11, який використовує більш цілеспрямований підхід, використовуючи надпотужні лазери для прискорення атомів водню в паливних гранулах бора з величезною швидкістю, отримуючи позитивно заряджені атоми гелію, які можуть бути безпосередньо зібрані для отримання електроенергії.

First Light Fusion каже, що у нього є зовсім інший підхід, який не вимагає дорогих, потужних лазерів або магнітів для виконання роботи.

Як і підхід HB11, він вимагає величезної швидкості. Гіперзвукова швидкість створюється біля снаряда, випущеного з рельсотрона по падаючій цілі, яка спеціально розроблена для створення тонко налаштованих колапсуючих ударних хвиль, які створюють миттєві рівні тиску, що майже в мільярд разів перевищують атмосферний тиск на рівні моря.

Рівні тиску досить високі, щоб викликати вибух невеликих вбудованих дейтерієвих паливних гранул на досить високих швидкостях, щоб подолати ядерне відштовхування і запустити термоядерні реакції.

Снаряд випускається з використанням електромагнітної конструкції, схожої на рельсотрон, зі швидкістю близько 6,5 км/с (23 400 км/год), що трохи менше в 19 разів перевищує швидкість звуку. Він наведений прямо на ціль, яка сама скидається в реакційну камеру через той же вхід. При ударі тиск удару становить близько 100 гігапаскалів.

У конструкції мішені використовуються взаємодіючі схлопування порожнин і хвилі тиску для посилення цього тиску приблизно до одного терапаскаля, а коли паливна таблетка вибухає, масивні хвилі тиску обрушуються на неї з усіх боків, і кінцевий тиск може досягати 100 терапаскалів.

При цьому паливо розганяється до швидкості понад 70 км/с (252 000 км/год) або 204 Маха. Ви можете побачити це в дії нижче, де кольори позначають рівні тиску, а маленька сфера посередині являє собою паливну таблетку.

У цей момент, як повідомляє First Light, паливо стає найшвидшим об'єктом на Землі, а тиск і температура, створювані паливною таблеткою при її стисненні з декількох міліметрів до менш ніж 100 мікрон, достатні для запуску термоядерних реакцій.

Вони виділяють значну кількість теплової енергії і нейтронів, які поглинаються завісою рідкого металевого літію товщиною 1 метр, поточної всередині камери. Моделювання цього процесу ви можете побачити на відео нижче.

Коли гранула падає в басейн з рідким літієм, теплообмінник передає тепло воді, виробляючи пар, який обертає турбіну і виробляє електрику в остаточній конструкції комерційного реактора.

Кожна гранула, за словами First Light, буде виробляти достатньо енергії близько 6,2 мегават-години. На комерційній електростанції це буде відбуватися кожні 30 секунд, що дасть станції ефективну потужність близько 744 МВт - трохи менше 1 ГВт середньої атомної станції, але без будь-яких ядерних відходів або потенційного розплавлення.

First Light повідомляє, що агенство AEA підтвердило, що експеримент показав, що постріл робив нейтрони, «відповідні тим, які утворюються при синтезі дейтерієвого палива».

Поки це демонстрація на ранній стадії, і тому було вироблено всього близько 50 таких нейтронів, що відповідає передбаченому виходу. Але First Light заявляє, що досягла точки термоядерного синтезу в рекордно короткі терміни, демонструючи «найшвидший прогрес у потрійному продукті термоядерного синтезу серед усіх проектів в історії термоядерного синтезу». На це також було витрачено менше 59 мільйонів доларів, тоді як найбільш консервативний бюджет проекту ІТЕР становить близько 20 мільярдів доларів.

Компанія заявляє, що плани експерименту, який продемонструє чистий приріст енергії, «розвиваються в темпі», і що команда «працює над пілотною установкою, що виробляє ауд 150 МВт електроенергії і вартістю менше 1 мільярда доларів».