«Термоядерный» стартап добился устойчивости плазмы при 10 миллионах градусов

Компания Tri Alpha Energy заявила о создании установки, способной поддерживать облако плазмы с температурой 10 миллионов кельвинов на протяжении 5 миллисекунд без видимых следов распада структуры и нарушения формы. Эта разработка, по словам представителей стартапа, приближает компанию к проведению управляемого термоядерного синтеза. О достижениях рассказал глава технологического отдела, Мичл Биндбауер на симпозиуме памяти автора технологии Нормана Ростокера. Содержание доклада пересказывает корреспондент журнала Science.

Стартап занимается проблемой управляемого термоядерного синтеза. Главным его отличием от крупнейшего проекта в этой области, ИТЭР, является исходное сырье для процесса. Вместо смеси дейтерий-тритий в разработке Tri Alpha Energy используется смесь водорода и бора. Основная задача, с которой пытаются справиться инженеры, заключается в удержании облака раскаленной плазмы в определенном объеме для его эффективного нагрева.

Для ее решения инженеры компании применяют подход с обратной конфигурацией полей. Если в ИТЭР основным инструментом для удержания в тороидальном поле являются магниты, расположенные по его периметру, то стартап дополнительно использует для стабилизации магнитное поле, генерируемое движением плазмы в облаке. Устройство формирует два облака плазмы, которые можно сравнить с кольцами дыма, и сталкивает их на скоростях в миллионы километров в час.

Впервые на подобной технологии достигнуть времени стабильности в пять миллисекунд удалось в прошлом году, новая версия установки отличается увеличенной в пять раз мощностью генератора плазменных колец. Интересно отметить, что проект тесно сотрудничает с Институтом ядерной физики (Академгородок), в котором и были разработаны новые инжекторы. Авторы отмечают, что время устойчивости плазменного облака сейчас определяется «емкостью» инжекторов. Как отмечает один из советников компании, Бертон Рихтер, «им наконец удалось добиться времени жизни, ограниченного только мощностью, доступной системе».

В следующем году компания планирует разобрать существующую установку и построить практически с нуля новую, с более мощными источниками плазмы. Разработчики надеются, что это позволит увеличить температуру плазмы в 10 раз — этой температуры уже было бы достаточно для запуска термоядерного синтеза в системе дейтерий-тритий. Однако, топливо на смеси водорода и бора требует температур порядка трех миллиардов кельвинов для запуска синтеза.

В рабочей установке практически лишенные электронов ядра атомов будут сталкиваться между собой и порождать поток горячих альфа-частиц, которые будут направляться в теплообменники. Несмотря на то, что энергия, выделяющаяся при этом процессе, в два раза меньше таковой у пары дейтерий-тритий, разработчики считают, что их технология более перспективна. Одним из аргументов является крайне малые количества трития на Земле, в то время как изотоп бор-11, применяемый в установке компании, широкодоступен.

Впервые технология, лежащая в основе Tri Alpha Energy была описана в 1997 году. Тогда с ее критикой выступили два физика из Ливерморской национальной лаборатории и Института физики плазмы общества Макса Планка. Критики указали на сложность достижения равновесия в геометрии, предложенной автором технологии, а также на различные неучтенные моменты, снижающие эффективность установки. В ответ, Норман Ростокер указал на ряд неточностей, допущенных физиками при простой оценке и показал теоретическую осуществимость технологии, используя более сложные вычисления.