Водородно-борный реактор – скачок в термоядерных технологиях

Водородно-борный реактор – скачок в термоядерных технологиях

«Мы взяли и обошли все сложности, не позволявшие решить проблему термоядерной энергетики больше полувека», - говорит директор австралийской компании, заявляющей, что её технологии водородно-борового синтеза уже сейчас работают в миллиард раз лучше, чем ожидалось.

HB11 Energy -  дочерняя компания Университета Нового Южного Уэльса, и сегодня она объявила, что запатентовала свой уникальный подход к производству термоядерной энергии в Японии, Китае и США.

Термоядерный синтез - это долгожданное чистое и безопасное теоретическое решение для удовлетворения энергетических потребностей человечества. Именно таким способом Солнце производит огромное количество энергии, которая питает жизнь на нашей планете. Расщепление атомов - невероятно мощный источник энергии, но он может привести к страшным разрушениям, если что-то пойдёт не так. Термоядерный синтез обещает нам надежное, безопасное, дешевое производство зеленой энергии без всякого риска расплавления реактора.

Мы словно бы постоянно находимся в двадцати годах от этого желанного результата. Ряд проектов стоимостью в несколько миллиардов долларов медленно продвигается вперед, такие как стеллератор Wendelstein 7-X Института Макса Планка или проект ITER в Токамаке, в котором участвуют 35 стран. Большинство проектов работают с термоядерным синтезом, использующим дейтерий-тритий. Он требуют запредельно высоких температур, намного больших, чем у поверхности Солнца, до 15 миллионов градусов по Цельсию (27 миллионов градусов по Фаренгейту). Технология HB11 предлагает совершенно иной подход.

Результаты многолетних исследований заслуженного профессора Генриха Хоры позволяют отказаться от редких и сложных в использовании видов топлива, таких как тритий, а также от  невероятно высоких температур. Вместо этого профессор Хора использует много водорода и бора B-11. Чтобы начать реакцию синтеза, он применяет специальные высокоточные лазеры.

Вот как HB11 описывает свой «обманчиво простой» подход: конструкция представляет собой «полую металлическую сферу, где в центре удерживается небольшая топливная таблетка. С разных сторон сферы расположены отверстия  для двух лазеров. Один лазер обеспечивает магнитное поле, удерживающее плазму, второй запускает лавинообразную цепную термоядерную реакцию. Альфа-частицы, генерируемые реакцией, будут создавать электрический поток, который может быть направлен почти напрямую в существующую электрическую сеть, не требуя теплообменника или паровой турбины".

[термоядерный синтез, топливная таблетка, лазер, магнитное поле, альфа-частицы]

Управляющий директор HB11 доктор Уоррен Маккензи разъясняет: «Во многих экспериментах по термоядерному синтезу используются лазеры для нагревания до сумасшедших температур - мы этого не делаем. Мы используем лазер для массового ускорения водорода через образец бора, используя нелинейное форсирование. Можно сказать, что мы используем водород в качестве дротика и надеемся попасть в бор, и если мы в него попадем, мы можем начать реакцию синтеза. В этом суть. С научной точки зрения температура - это скорость движения атомов. Когда термоядерный синтез создают при помощи высокой температуры, то по существу случайным образом перемещают атомы, в надежде, что они столкнутся друг с другом. Наш подход гораздо точнее».

«Слияние водорода и бора создает пару атомов гелия», - продолжает он. «Это голые гелии, у них нет электронов, поэтому у них есть положительный заряд. Нам просто нужно собрать этот заряд. По сути, недостаток электронов является продуктом реакции, и он напрямую создает ток».

Сами лазеры опираются на ультрасовременную технологию, разработка которой принесла изобретателям Нобелевскую премию по физике в 2018 году. По словам разработчиков, такая установка гораздо меньше и проще, чем любой из высокотемпературных термоядерных генераторов, они будут достаточно компактными, чистыми и безопасными для сборки в городских условиях. При этом не будет ни ядерных отходов, ни перегретого пара и  ни малейшей опасности расплавления реактора.

«Это совершенно новая идея, - говорит профессор Хора. - Лазерные импульсы мощностью 10 петаватт. Нам удалось показать, что можно создавать условия  для синтеза без сотен миллионов градусов. Мы добыли совершенно новое знание. Я работал над тем, как этого достичь, более 40 лет. Это уникальный результат. Теперь нам нужно убедить людей, работающих в области термоядерного синтеза, что наши приспособления работают лучше, чем современные генераторы теплового равновесия на сто миллионов градусов. У нас есть что-то новое, что может радикально изменить всю ситуацию, позволит заменить углерода в качестве основного источника энергии. Появилась надежда, что мы решим  энергетическую проблему и при этом остановим изменение климата».

«Эксперименты и моделирование цепной реакции, инициируемой лазером, - говорит Хора - возвращают скорости реакции в миллиард раз выше, чем прогнозировалось. Эта каскадная лавина реакций является важным шагом к достижению конечной цели: на выходе мы получаем гораздо больше энергии от реакции, чем на входе. Исключительно быстрые результаты вселяют в сотрудников HB11 уверенность, что они начнут получать чистую энергию раньше других научных групп".

«Поскольку мы не пытаемся нагреть топливо до невероятно высоких температур, мы обходим стороной все те проблемы, которые сдерживают развитие технологии ядерного синтеза более полувека, - говорит доктор Маккензи. - Это означает, что наша дорожная карта развития будет намного быстрее и дешевле, чем любой другой подход в этой области. Вы знаете, что удивительно? Генриху за восемьдесят. Он предсказал нынешнее изобретение в 1970-х годах, он сказал, что это будет возможно. Оно стало возможным только сейчас, благодаря новым лазерам. Это, на мой взгляд, потрясающе".

Однако доктор Маккензи не берётся точно спрогнозировать, сколько времени пройдет, прежде чем водородно-борный реактор станет коммерческой реальностью. «Вопрос о сроках сложен, - говорит он. «Я не хочу стать посмешищем, обещая, что мы сможем создать что-то за 10 лет, а потом не справившись. Первый шаг - создание базы в лице компании и начало работы, демонстрация реакции, которая приведёт к нужному результату. Второй этап - получение достаточного количества реакций, чтобы продемонстрировать прирост энергии путем подсчета количества гелия, выходящего из топливной таблетки, когда у нас работают эти два лазера. Это даст нам знания, необходимые для создания реактора. Таким образом, третьим этапом станет объединение всего этого и демонстрация  рабочей концепции реактора».

Речь идёт о действительно важном открытии. Если дешевая, чистая, безопасная термоядерная энергия будет освоена, это станет невероятно большим скачком вперед для всего человечества и огромным вкладом в решение энергетической проблемы. А если  этого удастся достичь без применения безумно высоких температур, установки можно будет размещать близко к домам, что было бы очень удобно.

Источник