Чисте, потужне джерело енергії заслуговує на більше фінансування та підтримки саме по собі.
Якщо людство виживе ще тисячі років, нашим основним джерелом енергії цілком імовірно буде ядерний синтез. Він чистий, паливо невичерпне та дешеве, і немає ризику розплавлення. Це джерело енергії зірок — фактично всього космосу. І ми дуже близькі до того, щоб це запрацювало. Недоліком є те, що конкретний реактор, який зараз робить важливі прориви в термоядерному синтезі, нерозривно пов’язаний з дослідженнями ядерної зброї.
Це не обов’язково порушує угоду, але створює ризики, про які громадськість має знати та враховувати.
30 липня вчені з Ліверморської національної лабораторії імені Лоуренса повторили довгоочікуване досягнення минулого грудня , створивши більше енергії в капсулі розміром з горошину перцю, ніж вони випромінювали за допомогою лазерів. Машина під назвою National Ignition Facility, або NIF, зараз є світовим лідером у квесті термоядерного синтезу.
Він ще не готовий до комерційного використання — точка беззбитковості, яка називається запалюванням, описує те, що сталося в капсулі, але вчені все одно витрачають набагато більше енергії на розпалювання лазерів, ніж вони отримали в результаті термоядерного синтезу. До комерційного термоядерного синтезу нам залишилося принаймні 20 років.
У той час як нинішні атомні електростанції працюють за допомогою ядерного поділу, тобто розщеплення ядер більших елементів, термоядерний синтез є злиттям двох ядер легких елементів. Сонце і зірки живляться ядрами водню, що зливаються в гелій. Кисень, вуглець та інші елементи, необхідні для життя, утворилися внаслідок синтезу в далеких зірках, які вибухнули. Fusion також висвітлює сяючу матерію навколо чорних дір, як нещодавно зафіксовано на знімках NASA.
Як при поділі, так і при термоядерному синтезі невелика кількість маси перетворюється на велику кількість енергії. У лабораторних експериментах з термоядерного синтезу вчені зазвичай використовують дейтерій і тритій (водень з одним і двома нейтронами). Хоча тритій зустрічається рідко, його можна виробляти в реакторі, коли він запрацює. Дейтерій невичерпний.
«У морській воді достатньо дейтерію, щоб живити планету протягом 60 мільярдів років», — це набагато довше, ніж існуватиме наша планета, — сказав Стівен Коулі, фізик термоядерного синтезу та директор Прінстонської лабораторії фізики плазми.
Якщо й є мінус, то він пов’язаний не з метою, а з тим, яким шляхом США пішли для досягнення своїх останніх віх. National Ignition Facility було побудовано не для виявлення джерела чистої енергії, а для просування американської зброї масового знищення.
«Причина, по якій NIF фінансується, полягає в дослідженні ядерної зброї. Він не фінансується для термоядерної енергії чи фундаментальної науки. Це лише побічні переваги», — сказав Стюарт Прагер, фізик термоядерного синтезу та професор Прінстонського університету, який працює з програмою з науки та глобальної безпеки.
Машина може робити щось еквівалентне випробуванню модернізованої або нової ядерної зброї, не порушуючи договорів про заборону випробувань. Прорив у грудні та цього літа в досягненні запалювання нарешті дозволить машині виконати свою місію з випробування зброї.
Як це впливає на делікатну систему взаємного стримування з іншими ядерними державами, залишається невідомим, але Прагер та інші вчені, які вивчають ядерну безпеку, кажуть, що це може зробити світ небезпечнішим. Хоча американські школярі більше не займаються ядерними вправами, все ще існує ризик того, що ядерна зброя знищить нашу цивілізацію раніше, ніж зміни клімату.
У той час як перша ядерна зброя, створена в рамках Манхеттенського проекту, залежала від поділу, більша частина ядерного арсеналу США складається з так званих термоядерних бомб, які отримують свою потужність від термоядерного синтезу. Ця зброя може мати в сотні разів більшу руйнівну силу, ніж бомби, скинуті на Хіросіму та Нагасакі. Нинішні запаси США можуть багаторазово знищити людство.
NIF може допомогти гарантувати, що жодна наша зброя не вибухне в своїх бункерах. Але здається божевільним припускати, що США повинні їх покращити. «Чи є сумніви, що ядерна зброя працює? Чи є сумніви, що вони повністю знищують?» – сказав Прагер. «Немає сенсу думати, що нам потрібно далі вдосконалювати ядерну зброю».
В ідеалі дослідження термоядерного синтезу не потрібно змішувати з ядерною зброєю. Прориви в NIF повинні залучити більше талантів і стимулювати інвестиції в суто комерційні підприємства. Вже є принаймні 30 стартапів , які працюють над схемами ядерного синтезу, використовуючи державні гранти та мільярди доларів приватних інвестицій.
Більшість із цих проектів використовують інший підхід, ніж NIF, утримуючи паливо протягом тривалого періоду часу за допомогою потужного магнітного поля. Кілька проектів продемонстрували, що вони можуть утримувати паливо при постійній температурі 250 мільйонів градусів Цельсія, сказав Коулі. Експеримент у Великій Британії під назвою JET б’є рекорди, а суперечливий міжнародний мегапроект у Франції під назвою ITER, хоча й затримувався , може бути запущений пізніше цього десятиліття.
Ще однією перешкодою є отримання достатньої кількості тритію для запуску процесу. Щоб уникнути цього, деякі вчені експериментують з іншими комбінаціями палива. Каліфорнійська компанія під назвою TAE technology використовує водень і бор, тоді як Helion, що базується у Вашингтоні, буде зливати дейтерій і гелій-3, рідкісний ізотоп гелію.
Ці різноманітні зусилля наближаються до термоядерного синтезу завдяки проривам у нановиробництві, штучному інтелекті та високотемпературних надпровідниках, які необхідні для створення котушок, що створюють екстремальні магнітні поля.
Хоча термоядерний синтез не вирішить нашу поточну кліматичну проблему — ми не можемо чекати 20 або більше років, щоб перейти на більш чисті джерела палива — це може бути частиною довгострокового рішення. Індустрія термоядерного синтезу, що зароджується, заслуговує на фінансування та підтримку сама по собі, а не як побічна вигода від бізнесу ядерної зброї.
Автор: Ф. Д. Флем – оглядач Bloomberg Opinion, який висвітлює науку. Вона є ведучою подкасту «Follow the Science».
Джерело: Bloomberg