Электростанция на основе ядерного синтеза от ученых Массачусетского технологического института может обогнать другие проекты и первой начать выдавать энергию. Строительство установки Sparc начнется весной, ее тестирование планируют начать за четыре года, а коммерческую эксплуатацию – за 10 лет. Ученые говорят, что эти временные сроки являются результатом тщательного расчета и планирования.
Созданием реактора Sparc занимается дочерняя компания Commonwealth Fusion Systems. Особенностью этой установки являются ее размеры, которые будут значительно компактнее конкурентных систем.
Ядерный синтез-это реакция, которая питает Солнце, и она считается самым перспективным источником энергии. В ходе нее два легких атомных ядра формируют одно тяжелое, выделяя огромное количество энергии. Большую, чем при распаде ядра в атомных станциях. В центре Солнца происходит ядерный синтез водорода в гелий.
Проблема ядерного синтеза в том, что для этого нужны чрезвычайно адские условия. В центре звезд эти условия сложились естественным путем, а земным ученым нужно придумать, как имеющимися материалами удержать нагретый до сотен миллионов градусов газ. Сейчас ученым удается удерживать эту плазму несколько секунд, но для стабильного источника энергии время содержания должен измеряться годами. Над проблемой работает даже Google.
Программы исследования технологий ядерного синтеза проводятся с 1950-х годов. Сегодня самым перспективным методом считается токамак, который выглядит как бублик с плазмой внутри. Установкой такого класса является ITER, проект которого стартовал в 1992 году, в 2020 году началась его сборка, а первые тестовые запуски ожидаются не ранее 2035 года. ITER считается одной из самых сложных установок, которые когда-либо создавались человеком, общая масса реактора оценивается в 23 тысячи тонн, а сам он занимает огромное здание.
Sparc, в отличие от ITER, планирует для удержания плазмы использовать новое поколение электромагнитов, в состав которых входят так называемые высокотемпературные сверхпроводники. Они способны генерировать значительно более мощное магнитное поле. Именно это позволяет уменьшить габариты Sparc и автоматически решить некоторые проблемы удержания плазмы.
Разработчики Sparc реально оценивают энергетическую мощность реактора на уровне 10х – он будет выдавать в десять раз больше энергии, чем будет потреблять. Это значительно меньше теоретической мощности ядерного синтеза, которая считается почти неисчерпаемой для нужд человечества.
Некоторые эксперты относятся критически к Sparc и его амбициозным терминам. Разработчики реактора отвечают на это прозрачностью в вопросах «что», «когда» и «как».
В индустрии уже известны случаи амбициозных проектов реакторов ядерного синтеза, которые не только сорвали все сроки, но и спустя десятилетия находятся почти в начале пути. Например, в 2010 году разработчик самолетов и космических аппаратов Lockheed Martin начал работы над реактором ядерного синтеза под названием Compact Fusion Reactor, а в 2013 году проект раскрыли публично. Компания обещала начало испытаний в 2015 году, рабочий прототип в 2019 году, а в коммерческую эксплуатацию — в 2024 году.
Ранее инженеры исследовательского центра NASA Glenn Research Center показали метод запуска реакции ядерного синтеза без использования гигантских установок. Для запуска реакции слияния ядер инженерам NASA понадобилось лишь немного металла, водород и ускоритель частиц – вполне доступные вещи. Инженеры считают, что эта технология может стать источником энергии для длительных космических миссий.
