Още една стъпка напред: стартъп получи 100 милиона долара за нова система за запалване на термоядрения синтез

Базираната в Денвър компания Xcimer Energy е набрала повече от 100 млн. долара от инвеститори и от Министерството на енергетиката на САЩ, за разработването на високоенергийна лазерна система за практическо приложение в термоядрена електроцентрала. Стартъпът има амбициозна цел: да създаде нова лазерна система, базирана на криптонов флуорид, която ще бъде 10 пъти по-мощна и 10 пъти по-ефективна от системата NIF (National Ignition Facility), която беше използвана за генериране на повече термоядрена енергия, отколкото беше необходимо за първоначалното ѝ стартиране през 2022 г. Новата лазерна система ще може да генерира над 10 мегаджаула енергия. Импулсът ще бъде насочен към по-големи деутериево-тритиеви топчета, които се използват по-лесно и освобождават повече енергия.

Повече от 75 години учените и специалистите се стремят да осъществят мечтата си да използват термоядрения синтез като източник на енергия. Въпреки постигнатите успехи целта остава непостижима. Основният претендент за енергия от термоядрен синтез е токамакът. Това съоръжение използва магнитно поле, за да компресира и нагрява водородна плазма до огромно налягане и температури, многократно по-високи от тези в ядрото на Слънцето. Постигането на самия термоядрен синтез не е толкова трудно – той се осъществява дори във водородната бомба и в лабораторните инсталации. Трудното е да се постигне управляем процес, при който добивът на енергия да надхвърля разходите за нейното производство.

За първи път това бе постигнато на 5-ти декември 2022 г. от NIF в Националната лаборатория Ливърмор на САЩ (LLNL). Тогава беше използвана алтернатива на токамака – лазерен инерционен термоядрен синтез. Същността на метода се състои във фокусирането на мощен комплекс от лазери върху малко замразено топче от деутерий-тритий (изотопи на водорода). Комбинираният импулс от лъчи предизвиква свиване на топчето и предизвиква термоядрена реакция, при която се получава повече енергия, отколкото е била необходима за започването ѝ (154 %). Досега NIF е създал 2,5 пъти повече енергия от термоядрения синтез, отколкото лазерната енергия, използвана за запалване на горивото.

Съоръжението на LLNL обаче е предназначено предимно за фундаментални изследвания. Единственото му практическо приложение е провеждането на експерименти с термоядрен синтез, за да се гарантира безопасността и надеждността на американските ядрени бойни глави. То не е проектирано да бъде оперативна електроцентрала за термоядрен синтез.

Xcimer Energy работи от 2022 г. насам, за да превърне концепцията за лазерен синтез в практически енергиен източник. Целта е да се създаде нова лазерна централа на базата на криптонов флуорид с 10-кратно увеличение на мощността на лазерната енергия, 10-кратно увеличение на ефективността и 30-кратно намаление на разходите за един джаул енергия в сравнение с NIF. Използвайки технология, първоначално разработена за програмата на САЩ за стратегическа отбранителна инициатива през 80-те години на миналия век, съоръжението Xcimer ще разполага с лазерна система, способна да генерира над 10 мегаджаула енергия. Тази енергия ще бъде насочвана към по-големи деутериево-тритиеви топчета, които са по-лесни за производство и експлоатация и освобождават повече енергия при термоядрената реакция.

Производството на енергия е безполезно, ако тя не се използва. Затова в камерата за термоядрен синтез на Xcimer циркулира разтопен литий. Той изпълнява едновременно две важни функции. Първо, той поглъща неутроните, за да предпази стената на камерата от разрушителното им въздействие, което значително намалява необходимостта от поддръжка. Второ, тя събира и предава енергията на термоядрената реакция за по-нататъшно производство на електроенергия.

Планира се лазерите да бъдат разположени на разстояние 50 метра от камерата за термоядрен синтез. Техните лъчи ще бъдат фокусирани през два малки отвора, за да достигнат до горивното блокче. Системата е проектирана така, че да запали само малко количество гориво. Освободената енергия ще бъде достатъчна за запалване на останалата част, подобно на начина, по който запалването на хартия става със запалка. Този подход е по-ефективен и икономичен.