• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
15.12.2022
Василий Парфенов
27
38 742

Опоздав на 10 лет, США, наконец, «зажгли плазму». Но выиграли от этого военные, а не термоядерная энергетика

4.8

Интересующиеся наукой люди наверняка почти все устали от обещаний «светлого термоядерного будущего» — бесконечная, чистая и дешевая энергия все никак не приходит в электросеть. Тем не менее фантастически дорогие исследования в этой области ведут все страны, у которых на это есть возможность. Разгадка проста: «мирный термояд» давно превратился в своеобразную гонку вооружений, только от науки. И очередное достижение американских ученых показывает, насколько это соревнование недалеко ушло от своих военных корней.

США зажгли плазму в NIF
Вакуумная камера National Ignition Facility. В отличие от токамаков и других термоядерных реакторов с магнитным удержанием плазмы, тут принцип иной. Необходимые температуры и давление достигаются резким обжатием мишени с топливом лазерами. Реакция синтеза получается скоротечной, но выше шанс достичь высокой энергии / ©Lawrence Livermore National Laboratory

Во вторник, 13 декабря, Министерство энергетики США (DOE) сообщило прессе поистине сенсационное известие: американские физики смогли «зажечь» плазму в управляемой термоядерной реакции. Иными словами, в эксперименте плазма начала разогревать себя сама за счет реакции синтеза. За последние полвека к этому рубежу удавалось подойти немногим исследовательским командам, а перешагнуть — никому. С точки зрения прогресса в области термоядерной энергетики это безусловное достижение.

Рекордный эксперимент проводили 5 декабря в Национальном комплексе лазерных термоядерных реакций (National Ignition Facility, NIF). Топливная «таблетка» с дейтерием и тритием получила 2,05 мегаджоуля энергии, а энерговыделение последовавшего за этим взрыва составило 3,15 мегаджоуля. Соотношение между затраченной на создание плазмы и полученной от нее энергией определяют параметром Q, в данном случае он превысил 1,5. До этого самым большим значением Q было 0,7, и его тоже достигли на NIF.

Важно уточнить: впечатляющий результат американских физиков стал прорывом, но исключительно в рамках экспериментов. Это переход за черту «равновесия» (breakeven) к «зажиганию» (ignition), а для практического применения термоядерной реакции для выработки энергии требуется стабильное «горение» (burning plasma). Более того, NIF — не реактор, а очень специфический научный инструмент, поэтому «зажигание» зачтено лишь с научной точки зрения.

На деле с инженерной точки зрения эксперимент имел Q существенно меньше единицы, мягко говоря. Чтобы накачать «таблетку» с топливом (хольраум) чуть более чем двумя мегаджоулями, все 192 лазера комплекса поглотили 322 мегаджоуля энергии. Проблема в том, что перед NIF не стоит задача вырабатывать электричество — его устройство не оптимально для таких целей. Зато позволяет во всех деталях изучать реакции синтеза.

США зажгли плазму в NIF
Иллюстрация, показывающая, что происходит в хольрауме в момент начала реакции. Ультрафиолетовые лазеры по сложной схеме облучают золотой цилиндр, внутри которого находится наполнитель (алмаз), окружающий топливо (смесь дейтерия и трития). Оболочки из золота и алмаза испаряются, генерируя рентгеновское излучение. Оно, в свою очередь, сдавливает и нагревает топливо. Если все параметры рассчитаны правильно, должна начаться реакция синтеза / © Livermore National Laboratory

В ближайших экспериментах сотрудники Национального комплекса лазерных термоядерных реакций постараются повторить «зажигание». Их результаты будут оформлены в научную работу и опубликованы в рецензируемом журнале. Пока исследователи поделились анонсом своего достижения и некоторыми деталями, которые требуют дальнейшей проверки.

Что интересно, для термоядерной энергетики этот рекорд, скорее всего, даст не так уж много. Возможно, вдохновит другие команды ученых по всему миру на более интенсивную работу.

А вот для военных это настоящий подарок: теперь они могут ставить натурные эксперименты, демонстрирующие в деталях, что происходит во время взрыва водородной бомбы. К слову, это и есть одно из основных назначений NIF — помощь Пентагону в совершенствовании термоядерного оружия.

Подробнее об устройстве Национального комплекса лазерных термоядерных реакций и его истории Naked Science рассказывал в новости об экспериментах, без которых рекордный результат не был бы возможен. Если вкратце, то изначально «зажигание» планировали выполнить еще в первую кампанию комплекса — до 2012 года. Но выяснилось множество фундаментальных трудностей, на преодоление которых ушли десять лет совершенствования технологии, а также оборудования.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
Сегодня, 07:07
Мария Азарова

Согласно выводам авторов нового исследования, прием витамина D коррелирует с более низкой вероятностью того, что взрослый мужчина предпримет попытку суицида или членовредительства.

Сегодня, 10:33
Сергей Васильев

Эксперименты показали, что инъекции кисспептина могут возвращать сексуальный интерес и тягу к противоположному полу. Метод успешно работает и на мужчинах, и на женщинах, хотя нуждается в дополнительных испытаниях.

4 февраля
Анна Новиковская

В черных дырах заключено множество тайн, и теперь астрономам удалось раскрыть одну из них: почему раскаленные диски вокруг них иногда мерцают.

2 февраля
НИУ ВШЭ

Изучая потребление алкоголя, экономисты и социологи обычно связывают его с условиями жизни людей и их человеческим капиталом: образованием, опытом работы, знаниями. Ученые из Лаборатории исследований рынка труда и Лаборатории экономико-социологических исследований НИУ ВШЭ обратили внимание на некогнитивные навыки, формирующиеся в детстве и подростковом возрасте, и выяснили, что эти качества во многом определяют вероятность злоупотребления спиртным и сокращают степень влияния образования.

31 января
ФизТех

Ученым из МФТИ и ОИВТ РАН удалось построить теоретическую модель для описания процесса роста оксидной пленки на поверхности стали в контакте с тяжелым жидкометаллическим расплавом свинец-висмут — теплоносителем, который может использоваться в реакторах нового поколения на быстрых нейтронах. Оксидная пленка — результат коррозии, но ее образование защищает от очень быстрой (жидкометаллической и межкристаллитной) коррозии. Понимание процесса коррозии стали в контакте с теплоносителем необходимо для обоснования безопасности эксплуатации подобных реакторов.

3 февраля
Василий Парфенов

«Недостаточно комковатая» — так описал обнаруженную аномалию один из авторов нового исследования. В нем на основе наблюдений сразу двух обсерваторий, работающих с разными диапазонами излучений, удалось создать карту распределения материи во Вселенной с беспрецедентной точностью. Благодаря этому выяснилось, что стандартная модель — главная современная теория мироустройства, описывающая все частицы, поля и взаимодействия, кроме гравитации — имеет все шансы быть неполной.

10 января
Алиса Гаджиева

Исследователи, изучающие систему обороны Великой стены, обнаружили следы более 130 секретных сквозных проходов и полагают, что это только начало.

25 января
Василий Парфенов

Пока фанаты SpaceX увлеченно следят за достижениями компании, астрономы грустно наблюдают, как их работа становится сложнее с каждым запуском спутников Starlink. Прогресс не проходит без жертв. Поэтому различные научные ассоциации ищут способы снизить негативное влияние множества новых рукотворных объектов в околоземном пространстве на качество данных, получаемых телескопами. Некоторые решения со стороны выглядят экстремальными — например, теперь лазеры для корректировки адаптивной оптики можно не выключать, если в поле зрения есть спутник Starlink. А это десятки ватт излучения!

9 января
Александр Березин

Избыточный вес убивает куда больше людей, чем войны с голодом вместе. До самых недавних пор это объясняли то «мусорным» фастудным питанием, то недостаточными физическими нагрузками. Научные работы показывают: эти гипотезы были неверны. За последние полвека сильно потолстели даже лабораторные животные, корм и нагрузки которых не менялись. Эпидемия лишнего веса действительно убийственна, но ее причина не в калориях или нехватке нагрузки. А в чем же? Naked Science исследует для вас этот вопрос.

[miniorange_social_login]

Комментарии

27 Комментариев

золото алмазы 322 мегаджоуля ну ну...
-
1
+
Главное в этом эксперименте было расчитать количество и качество лучей. По поводу роста это было в магнитном поле? Вот и произошел рост так как лазерный удар позволил разогнать отдельные частицы нагрев их. Тут важно было верить и считать. У нас к сожалению а может счастью эту тему не услышали. Хотя тоже умеют считать. Их эксперемент косвенно подтвердил что плазма должна двигаться для того чтобы расти. Военные по новому увидели возможность лазерного оружия о чем физики СССР знали еще в 60х годах. Пендосы увидили возможность сбивать гиперзвук. Что касается меня то я доволен что эта тема наконец то возобновилась.
15.12.2022
-
10
+
Американские ученые с опозданием на 10 лет не смогли достичь целей в ядерном синтезе. Вообще новостная повестка последних дней немилосердна к достижениям американских инженеров, но позволяет на их фоне увидеть прогресс российских технологий. Космический корабль Орион после многочисленных отмен слетал вокруг Луны. При возвращении обгорел и теперь не полетит по крайней мере ещё два года. Полный провал Артемиды противопоставлен мягкой посадкой российской Луны 25 и началом планомерных исследований спутника нашей планеты. Многомиллиардный распил денег на так называемом телескопе Джеймса Уэбба закончился разбитым зеркалом и невозможностью получать четкие снимки. На фоне неудач американских коллег, российские инженера отпраздновали триумф космонавтики праздничным фейерверком из охлаждающей жидкости на корабле МС-22. Железный амбар Маска опять никуда не полетел в 2022, в то время как ядерный буксир Роскосмоса получил дополнительное финансирование на годы вперед и проходит штатные испытания на орбите Марса. П.С. Может я чего-то напутал, но сойдёт.
    16.12.2022
    -
    1
    +
    Хаха отличный слог)))
    -
    0
    +
    Коллега в защиту пендосов могу сказать только что они ищут. А деньги не стоят никогда идей которые при их помощи получают. А издержки они есть и будут у людей вечно. Не люблю пендосов и вижу их детскость но желание их что то проверить похвально. Это выглядит как назидание нашим спящим акадэмикам.
    +
      ещё комментарии
    17.12.2022
    -
    1
    +
    Взоржал вельми гласно!
    -
    3
    +
    "К слову, это и есть одно из основных назначений NIF — помощь Пентагону в совершенствовании термоядерного оружия" Американскся наука на службе натовской военщины, фигли, очевидно - к бабке не ходи! То ли дело советский, тьфу, то есть российский мирный атом! Наши вояки туды ни ногой. Автор, ссылочку можно, подтверждающую вот это вот пустозвонство про основное назначение, это самоуверенно-пропагандистское "к слову"? Скабеевщиной попахивает...
    +
      ещё комментарии
      Так виной всему тот факт, что NIF -- вотчина Минэнерго, потому и не очевидно. Установка -- часть программы SSMP, подробнее тут: https://en.wikipedia.org/wiki/Stockpile_stewardship
        -
        2
        +
        Согласен, про пустозвонство был неправ, приношу извинения. Но характер статьи это не меняет, почему от этого выиграли только военные - непонятно. А как у нас? Наши аналогичные лаборатории нашему Минобороны помогают? Вообще в мире есть страны, проводящие исследования в области ядерной энергии исключительно в мирных целях, без каких-либо контактов с военными? Чья бы корова мычала, как говорится...
          А при чем здесь "как у нас"? Ну вот честно. Но если настаиваете... Аналогичные установки в мире есть, одна даже у нас строится. А выиграли в первую очередь военные по одной простой причине — все, что связано с управляемым термоядом путем обжатия лазерами или чем-то ещё (инерциальный метод это называется, емнип) — по умолчанию связано с военными. Потому что им такие процессы более интересны, чем энергетике в целом. Они ближе всего к тому, что происходит при термоядерном взрыве. Поэтому подобные эксперименты можно использовать для совершенствования бомбуэ в условиях тотального запрета на их натурные испытания. Для реактора инерциалка очень плохо подходит, если вообще можно как-то с нее снимать энергию. Лазеры не особо эффективны и требуют колоссальных затрат для накачки. А процессы импульсные со всеми вытекающими, непрерывного горения так не получить. Хотя есть намеки на добавление в инерциалку магнитного удержания, но пока на практике это не пробовали. "Чисто мирный" термояд — это токамаки, стеллараторы и прочие установки, хотя бы в теории позволяющие плазме гореть продолжительное время. Кстати, мне тоже всегда любопытно, как США решили проблему "двойного назначения" атомных исследований и термоядерных. Чтобы два раза не вставать, они отдали их все вроде как гражданскому Минэнерго, чтобы те тоже могли сразу сливки снимать. Но из-под своей опеки Пентагон эти программы для конца не выпускает. Если возвращаться к теме "как у нас", имхо, этот подход обязательно надо заимствовать.
            -
            0
            +
            "А при чем здесь "как у нас"?" Прежде всего, спасибо за подробные разъяснения своей точки зрения, необидчивость и уважение к собеседнику. Всем бы авторам так, особенно последнее. Да и комментаторы не ангелы. Про "как у нас" из-за впечатления о пропагандистской окраске Вашей статьи. Возникшего не только у меня. И из-за аллергии на оголтелую пропаганду и бессмысленное поношение всего "западного", что несутся со всех утюгов, в том числе из-за неспособности что-то противопоставить тому, чего добиваются на этом самом "западе". Отсюда закономерный вопрос: почему успеха не добились мирные российские ученые, если на западе все дураки и думают только о бомбах? Полагаю, Вы специалист в теме статьи и увидели военный аспект в, казалось бы, абсолютно научном событии. Но часть местного сообщества, если не ошибаюсь, считает NS научным сайтом и потому интересуется именно научным значением описанного события. Вот Вы пишете: "для термоядерной энергетики этот рекорд, скорее всего, даст не так уж много" - что даст? Поясните. Ведь "результаты будут оформлены в научную работу". Так почему это важно для науки? Вы же пишете не для военного, а для научного сайта.
              >почему успеха не добились мирные российские ученые Потому что у них нет подобных инструментов >если на западе все дураки и думают только о бомбах Я такого не говорил. Просто исследования инерциального УТС идут на установке, которая построена по большей части в интересах ядерной программы США. Это нормально, военные и учёные не смогут построить себе каждый по NIF'у. >впечатление о пропагандистской окраске Вашей статьи Видимо, так бывает с немного провокационными заголовками. Что поделать, сейчас все везде видят пропаганду. >Вы специалист в теме статьи Ни разу, я даже не физик. Просто давно слежу за темой и стараюсь отписывать об основных достижениях. Со временем более-менее разобрался, что там как, дабы на простейших мелочах в лужу не садиться. >увидели военный аспект в, казалось бы, абсолютно научном событии Так он на поверхности. Назначение NIF в целом, плюс все исследования ведутся под руководством подразделения оружейной физики Ливерморской национальной лаборатории. Я удивлен, что почти никто на этом акцент на делает при описании данного события >интересуется научным значением описанного события Так моделирование термоядерных взрывов в натурных экспериментах — ещё какая какая наука, это большее достижение, имхо, чем УТС для энергетики. >для термоядерной энергетики этот рекорд, скорее всего, даст не так уж много" - что даст? Поясните Если вкратце, то у физиков, занимающихся УТС появилось подтверждение, что Q>1 получить реально. Теоретически никто в этом не сомневался, но вся история управляемого термояда показывает, как сложно бывает перейти от теории к практике. Ну и, конечно, там ещё будет КУЧА данных о поведении плазмы и вообще инерциальном методе в целом. Но именно для энергетики тут полезного только вышеописанное. В остальном по уже упомянутым в предыдущих комментариях причинам, инерциальный метод в реакторе использовать, скорее всего, просто бессмысленно. >Вы же пишете не для военного, а для научного сайта. Очень странно противопоставлять эти две сущности. Вояки всегда двигали фундаментальные и прикладные исследования. Особенно американские. Не вижу разумных причин это игнорировать
                -
                0
                +
                "Очень странно противопоставлять эти две сущности. Вояки всегда двигали фундаментальные и прикладные исследования. Особенно американские. Не вижу разумных причин это игнорировать" Почему странно? Да, двигали, это факт. Но война и мир - что может быть противоположнее? Тем не менее, во всем мире Гагарина помнят не как офицера советских ВВС, а как первого вполне мирного космонавта. Только потом мы узнали, что Королев ракету делал отнюдь нет для собачек. Кстати, в СССР мастерски рассказывали о мирном космосе и науке вообще, и молчали о военных разработках. Сейчас наоборот: СМИ смакуют истинные и мнимые военные успехи, с придыханием рассказывают о средствах массового убийства, нахваливая именно их убийственность, а не научные открытия и технологические решения, которые использованы при их создании. А репортаж с орбиты о научных экспериментах российских космонавтов Вы давно видели? В СССР в новостях по телевизору я видел регулярно. На научном сайте можно писать и на военную тематику. Просто, на мой взгляд, необходимо рассказывать о научной составляющей. Ну, грубо, не о тактико-технических данных танка "Армата", а о том, как он устроен и чем отличается от предшественников, как работает какая-нибудь активная броня. А описание того, как он изменит положение на известном театре военных действий и сколько врагов может убить одним выстрелом оставить соответствующим тематическим ресурсам. Не в обиду Вам приведу в пример Николая Цыгикало с его замечательными статьями о баллистических ракетах, бомбах и испытательном полигоне - тема уж куда военнее! Но никаких антизападных намеков в тексте, никакой скандальности в заголовках у него нет. Литературно и познавательно. Чего и Вам желаю.
                Я не отвечаю за все СМИ, даже за Нэйкед в целом не могу отвечать. Я пишу новость, в ней я отражаю событие и те подробности, которые удается собрать за ограниченное время подготовки оперативного текста. Если событие было важнее военным, чем термоядерным энергетикам, я так и написал. Это не значит, что я прав или вещаю истину в последней инстанции, просто так нейросетка моего мозга сложила информацию и пропустила через фильтр "как можно объективнее". Антизападные намеки в моих текстах очень забавно находить, вот честно >репортаж с орбиты о научных экспериментах российских космонавтов Вы давно видели? Да вроде регулярно что-то вылезает в пресс-релизах роскосмоса. Если бывает что-то интересное, пишем. Но я такого не помню уже давно. Почему так — можно долго рассуждать, но я не хочу. Николай пишет замечательные тексты, но это не новости, а лонги. Другой жанр, другие нюансы. Вопрос выбора заголовка — и там и там занятный геморрой, но в новости лучше быть провокационнее. Иначе никуда в агрегаторах не попадешь вообще.
                21.12.2022
                -
                0
                +
                Как будто Гагарина не отправляли в космос генералы в лампасах, на ракете-носителе, переделанной из военной? Да, военные исследования на протяжении всей человеческой истории двигали прикладную науку и технику вперёд. Всему остальному они мешали, но некоторые направления определённо двигали.
    17.12.2022
    -
    4
    +
    Уважаемый Артур, привожу поправки : Программа Орион, безусловно затянулась и обошлась США в несколько раз дороже плана. НО. Они нашли силы и средства чтобы ее продолжить. Два года до следующего полета это долго, но с другой стороны это позволит остальным частям программы подтянуться - посадочные модули и скафандры тоже задерживаются. Посадка на Луну в 2026-28 годах похожа на правду. Про Луну 25 это я конечно поторопился слегка и в 2022 она не полетела. Всё-таки в 2023 скорее всего полетит, но размах и сложность Луна 25, мягко так скажем, отстает от программ США, Китая и даже Японии. Одно зеркало Уэбба, действительно получило удар метеороидом. При этом точность и разрешение всей системы всё равно значительно превосходит расчетные характеристики. Открытия делаются каждую неделю и вообще приятно видеть поток данных по спектроскопии планет и прочие ништяки. Что там случилось с фейерверком из хладагента на МС-22 пока неясно, но к достижениям Роскосмоса это отнести вряд ли можно. Железные амбары Маска занимают особое место в сердцах любителей космонавтики и сумасшедший аспергер явно достигнет новых целей в ближайшие месяца. Финансирование ядерного буксира в РФ заморозили до лучших времен.
    +
      ещё комментарии
      -
      1
      +
      И к теме статьи: "Международный проект ИТЭР осуществляется на базе ведущих мировых термоядерных программ. Его цель - продемонстрировать научную и техническую возможность получения термоядерной энергии для мирных целей." Отсюда https://iterrf.ru/index.php/istoriya-sozdaniya-proekta" rel="nofollow ugc">https://iterrf.ru/index.php/istoriya-sozdaniya-proekta Можем мирно сотрудничать, если захотим, В той же области. Причем еще со времен СССР. Василий, про это почему бы не написать? Конечно, тут гадкий Пентагон с противным НАТО вроде ни при чем, не тот пропагандистский резонанс.
        Ну, я про итэр писал, и вообще на нэйкеде много статей по теме. Если хочется ещё раз — я только за. Правда, надо тему придумать чтобы и актуальная, и что-то новое, и была интересна широкому кругу. Всегда открыты к предложениям, как говорится)
          -
          0
          +
          "я про итэр писал" "надо тему придумать чтобы и актуальная, и что-то новое" Как рекорд, достигнутый на NIF, может повлиять на ИТЭР?
            Этот вопрос я с ходу ещё до публикации новости задал знакомому физику, который немного рядом с темой профессионально. Если вкратце, то почти никак, а интересно для широкой аудитории там вообще не рассказать особо. По крайней мере мне, я не настолько глубоко шарю за физику плазмы, чтобы поэтично расписать ее поведение в этом эксперименте и какие выводы из этого можно сделать для итэра. На всякий случай подожду рецензированную публикацию от NIF, но там особых сюрпризов не ждёт никто. Ребята планомерно шли к цели, делали выводы из предыдущих экспериментов, корректировали тактику и добились цели, все в сфере УТС об этом знали, кто следил вообще не удивились рекорду (но порадовались).
15.12.2022
-
3
+
Заголовок такой, что статью уже можно и не читать.

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: