Ученые близки к получению термоядерной энергии уже 50 лет: когда же она станет реальностью

Энергия, получаемая в результате термоядерного синтеза, того самого, что питает Солнце, представляет собой пока что лишь мечту для ученых. Хотя они активно работают над получением хоть небольшого количества полезной термоядерной энергии в последнее время и у физиков есть некоторые успехи. Но это еще не тот объем термоядерной энергии, который можно было бы использовать человечеству. В своей статье для Space американский астрофизик Пол Саттер размышляет над тем, когда же все-таки люди получат чистый, эффективный и неисчерпаемый источник электрической энергии.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Чистая и безграничная энергия

Уже многие десятилетия, с тех пор, как люди научились сталкивать атомы, чтобы получить более крупные атомы и при этом высвободить небольшое количество энергии, ученые осознают огромное значение термоядерной энергии для человечества. Ведь если ее производить в большом количестве, то эта чистая и безграничная энергия даст возможность человечеству отказаться от ископаемого топлива.

Ученые уже добились большого прогресса в создании экспериментальных термоядерных реакторов, но нужен действительно работающий реактор, в котором будет достигнут устойчивый и постоянный термоядерный синтез. А с этим пока у физиков проблемы. Термоядерная энергия остается одной из тех вещей, до которых осталось "всего 20 лет" и это ожидание продолжается уже примерно полвека.

Способы получения термоядерной энергии

Главная проблема состоит в том, что несмотря на простоту создания термоядерного синтеза, гораздо сложнее сделать реакцию медленной и контролируемой, чтобы извлечь из нее полезную термоядерную энергию. Сейчас физики знают, что для создания такой энергии есть два способа. Но сначала нужно заметить, что многие годы у физиков не получалось получить больше энергии, чем они потратили на создание реакции. Проще говоря, они тратили такое же количество энергии, которое получали на выходе.

• Итак, один способов получить термоядерную энергию называется инерционным удержанием, когда происходит бомбардировка лазерными лучами небольшой цели в реакторе, которая взрывается и происходит короткая реакция термоядерного синтеза. С помощью этого способа ученые из США в конце 2022 года, как уже писал Фокус, впервые смогли получить "безубыточную" термоядерную энергию. То есть было выделено больше энергии, чем потрачено топлива на поддержание реакции.
• Есть и другой способ получить термоядерную энергии, называемый магнитным удержанием. Мощные магнитные поля в реакторе сжимают плазму, пока она не начинает плавиться. Сейчас идет строительство реактора ИТЭР, в котором, как надеются ученые, будет получена первая "безубыточная" термоядерная энергия с помощью магнитного удержания.

Но нынешние экспериментальные термоядерные реакторы не предназначены для выработки электроэнергии и пока не ясно, как создать такой реактор, как на АЭС.

Когда же будет получена термоядерная энергия в большом количестве?

По словам Саттера, на этот вопрос ответить очень сложно, ведь вообще пока не ясно, смогут ли ученые вообще когда-нибудь получить устойчивый и постоянный термоядерный синтез.

"Хотя это не имеет научной основы, я расцениваю шансы следующим образом. Существует 10% вероятность, что это случится в следующие 20 лет, существует 50% вероятность, что это произойдет в 22 веке, существует 30% вероятность, что это случится в течение следующих 100 лет после этого и есть 10% вероятность того, что это вообще никогда не произойдет", — пишет Саттер.

Астрофизик объясняет, откуда он взял такие цифры. Саттер называет получение термоядерной энергии огромным испытанием для целых поколений людей. Человечество уже реализовывало подобные проекты и раньше. Например, можно вспомнить масштабные ирригационные проекты на заре человеческой истории, строительство огромных храмов и городов, а также развитие паровой энергетики, железных дорог и многого другого.

"Обычно такие проекты требуют участия нескольких поколений людей. Иногда мы можем ускорить наш прогресс и завершить его за короткий промежуток времени, если вложим в него огромное количество ресурсов и одновременно нам действительно повезет", — пишет Саттер.

Но в то же время ученый напоминает, что люди тратили огромные ресурсы на исследование термоядерного синтеза в середине 20 века, направленные на получение энергии. Но в итоге человечество больше усилий тратило на создания бомб, а не электростанций. Поэтому, когда направление исследований в области электростанций не продвигалось так быстро, начиная с 1950-х годов, оно просто заглохло и затянулось.

Это значит, что исследования термоядерного синтеза могут затянуться еще надолго, поэтому, возможно, примерно через 100 лет мы сможет получить термоядерную энергию в нужном объеме, считает Саттер.

Как уже писал Фокус, экспериментальный термоядерный реактор в Южной Корее модернизировали, и теперь он может дольше поддерживать плазму температурой в 100 млн градусов Цельсия.