Компания General Fusion объявила во вторник, что успешно создала плазму – четвертое агрегатное состояние вещества, необходимое для запуска термоядерного синтеза – внутри прототипа нового реактора. Этот шаг знаменует начало 93-недельной программы по подтверждению жизнеспособности необычного подхода компании к управляемому термоядерному синтезу.

Источник изображения: General Fusion

Новый реактор, получивший название Lawson Machine 26 (LM26), стал очередной итерацией в серии экспериментальных установок General Fusion. Его сборка заняла всего 16 месяцев, а компания надеется достичь «точки безубыточности» (breakeven) к 2026 году.

General Fusion: один из старейших игроков в отрасли

Компания General Fusion, основанная в 2002 году, является одной из старейших частных фирм, работающих над коммерческим термоядерным синтезом. По данным PitchBook, на сегодняшний день она привлекла $440 миллионов инвестиций.

Как и вся отрасль в целом, General Fusion пока не смогла достичь обещанного прорыва, включая предсказания, сделанные еще 20 лет назад.

Что означает «точка безубыточности» в термоядерной энергетике?

В термоядерных исследованиях выделяют два уровня «breakeven»:

1. Коммерческая точка безубыточности – когда реактор вырабатывает больше энергии, чем потребляет вся установка, позволяя подавать электричество в сеть.
2. Научная точка безубыточности – когда выделяемая энергия равна количеству энергии, подведенной непосредственно к топливу. Этот расчет не учитывает энергозатраты всей установки, но считается важным этапом в развитии технологий.

На сегодняшний день только Национальная лаборатория зажигания (National Ignition Facility, NIF) Министерства энергетики США смогла достичь научной точки безубыточности, продемонстрировав в 2022 году, что термоядерный синтез может выделять больше энергии, чем необходимо для его запуска.

Подход General Fusion: магнитный импульс и паровые поршни

Технология, которую разрабатывает General Fusion, носит название магнитный импульсный термоядерный синтез (MTF, Magnetized Target Fusion).

Этот метод имеет некоторые сходства с инерционным термоядерным синтезом, который использует NIF, но принципиально отличается в механизме сжатия топлива.

• Вместо лазеров, как в NIF, General Fusion применяет паровые поршни.
• Внутри реактора смесь дейтерия и трития подвергается воздействию электрического разряда, который создает магнитное поле, удерживающее плазму.
• Затем поршни сжимают жидкий литиевый слой, создавая условия для реакции синтеза.
• Высокая температура реакции разогревает литий, который затем используется для генерации пара и выработки электричества.

Технология MTF была предложена еще в 1970-х годах в Исследовательской лаборатории ВМС США, но тогда она не дала результатов. General Fusion считает, что современные компьютерные технологии позволяют точнее контролировать работу поршней, что увеличивает шансы на успех.

Текущие ограничения и вызовы

На данном этапе LM26 не использует жидкий литиевый слой, а вместо него применяет сплошную литиевую оболочку, сжимаемую электромагнитами. Это усложняет тестирование, так как реактору требуется больше времени на перезапуск после каждого запуска.

Впрочем, компания уже провела более 1000 тестов жидкого литиевого слоя и работает над его интеграцией в будущие версии установки. Однако General Fusion еще предстоит решить ряд сложных инженерных задач, прежде чем их технология сможет выйти на уровень коммерческой эксплуатации.

Гонка за термоядерную энергетику продолжается

Несмотря на текущие технические ограничения, запуск LM26 является важным этапом для General Fusion. Компания конкурирует с другими стартапами, получающими многомиллионные инвестиции и стремящимися первыми построить работающий термоядерный реактор.

Следующие несколько лет покажут, сможет ли «стимпанковский» метод с паровыми поршнями привести General Fusion к прорыву в энергетике будущего.