Avalanche Energy разогрела плазму до 11 миллионов градусов Цельсия при затратах менее $50 млн
Температура превысила порог в 1 кэВ, значимый для мировой термоядерной физики
Прототип Jyn имеет рабочую камеру диаметром всего 12,7 см и помещается в кузов грузовика
Результаты не прошли рецензирование, но были проверены независимым физиком из MIT
Никому ещё не удалось построить термоядерный реактор, способный вырабатывать энергию, однако у физиков есть довольно чёткая дорожная карта для достижения этой цели. Одна из ключевых вех на этом пути — нагрев термоядерного топлива выше 10 миллионов градусов Цельсия, что почти сопоставимо с температурой в центре Солнца.
Источник изображения — techcrunch.com
Американская компания Avalanche Energy сообщила, что её настольный прототип термоядерного реактора превысил этот порог, разогрев плазму примерно до 11 миллионов градусов Цельсия. Добиться подобного результата удавалось лишь нескольким компаниям в мире.
Большинство стартапов в сфере термоядерного синтеза потратили на достижение сопоставимых показателей значительно больше средств. Avalanche заявила, что для выхода на этот рубеж ей потребовалось менее $50 млн венчурных инвестиций — сумма скромная по меркам отрасли, где счёт часто идёт на миллиарды.
Как измеряют температуру плазмы
Физики-плазмисты не используют термометр — вместо этого они изучают энергию частиц внутри плазмы с помощью показателя, известного как килоэлектронвольт (кэВ). В термоядерном сообществе особое внимание всегда привлекают эксперименты, превышающие отметку в 1 кэВ. По словам Боба Мумугаарда, генерального директора конкурирующей компании Commonwealth Fusion Systems, такой нагрев уже достаточен, чтобы о результате заговорила вся отрасль.
Температура плазмы — одна из ключевых переменных, которые физики изучают при оценке термоядерного эксперимента. Если плазма недостаточно горяча, частицы имеют меньше шансов столкнуться друг с другом, что снижает вероятность их слияния в новый атом. Но если плазма достаточно горяча и достаточно плотна в течение нужного времени, происходят термоядерные реакции, выделяющие огромное количество энергии.
Именно поэтому температура — только одна треть задачи. Физики оценивают термоядерную установку по тройному произведению: температура, плотность плазмы и время её удержания. Взять высокую температуру на короткий миг умеют многие; сложность в том, чтобы удержать все три параметра одновременно и достаточно долго.
Само по себе достижение этого рубежа не гарантирует успеха, но указывает на то, что стартап движется в верном направлении — к условиям в реакторе, способным запустить термоядерные реакции, вырабатывающие больше энергии, чем требуется для их запуска.
Ставка на миниатюризацию
Компактные прототипы Avalanche позволяют предположить, что термоядерная энергетика может заработать в установках гораздо меньшего размера, чем те, что разрабатывают конкуренты. Большинство стартапов проектируют крупные реакторы, способные генерировать десятки или сотни мегаватт электроэнергии. Однако если Avalanche удастся создать компактную и относительно дешёвую термоядерную электростанцию, она сможет конкурировать с другими источниками энергии — от дизельных генераторов до газовых турбин.
Большинство термоядерных реакторов — это крупные и дорогостоящие сооружения, но компания сделала ставку на миниатюризацию отчасти потому, что небольшие устройства проще и быстрее модифицировать. Термоядерное ядро новейшего прототипа, получившего название Jyn, имеет диаметр рабочей камеры всего 12,7 см. По данным компании, с осени прошлого года конструкция устройства обновлялась уже 25 раз — таким темпом итераций крупные проекты похвастаться не могут.
Логика здесь ровно та же, что вывела SpaceX вперёд в ракетостроении: быстрый цикл «построил — испытал — переделал» вместо десятилетней разработки идеального образца. В отрасли, где флагманский международный проект ИТЭР строится больше двадцати лет и подорожал в разы, две дюжины переделок за год выглядят почти вызывающе.
Генеральный директор и один из основателей Avalanche Робин Лэнгтри связывает результат именно с этим подходом: вместо гигантских установок компания строит небольшие машины, быстро их тестирует и переносит выводы каждой итерации на следующую. При этом сам Jyn, по словам компании, достаточно компактен, чтобы поместиться в кузове грузовика.
У миниатюризации есть и понятная физическая цена: чем меньше объём плазмы, тем труднее удерживать её достаточно долго — потери на стенках растут быстрее, чем полезная реакция. Именно на этом историческом барьере остановилось большинство компактных термоядерных схем прошлых десятилетий, и преодолён ли он на этот раз, покажут следующие эксперименты, а не рекорд температуры сам по себе.
Что дальше и чему верить
Avalanche пока не опубликовала результаты в рецензируемом научном журнале, но заявила, что итоговый отчёт был проверен независимым физиком-плазмистом из Массачусетского технологического института. Это существенная оговорка: в термоядерной энергетике заявления компаний традиционно опережают публикации, а разница между «разогрели плазму» и «получили больше энергии, чем потратили» составляет несколько порядков.
Параллельно компания уже работает над следующей машиной поколения — Lando — и развивает собственный испытательный полигон FusionWERX в городе Ричленд, штат Вашингтон, где планирует масштабировать технологию до коммерческого уровня. Если ставка на компактность сработает, первым применением станут не электростанции, а автономные источники питания там, где сегодня стоят дизельные генераторы, — от удалённых площадок до тех самых дата-центров, которые сейчас разгоняют спрос на электричество быстрее, чем энергосети успевают строиться.
