Нервное возбуждение висит в воздухе. Полдюжины ученых, сидя за экранами мониторов, делают последние проверки. «Давай, вдарь из пушки», – говорит один из них техническому специалисту, который уходит в соседнее помещение. В пункте управления все затихают. Затем слышится взрыв.
За стеной 3 кг пороха сжали 1500 л водорода, создав давление, в 10 000 раз превышающее атмосферное, и запустив снаряд по 9-метровому стволу газовой пушки со скоростью 6,5 км/с. На мониторах ученые проверяют, насколько точно снаряд попал в цель, которая должна увеличить силу столкновения. Выстрел оказался идеальным.
Участники эксперимента из компании First Light Fusion, расположенной в технопарке под британским Оксфордом, только что сделали удачный шаг в 60-летнем путешествии, цель которого – найти ответ на один из самых сложных научных вопросов: как использовать реакцию термоядерного синтеза, которая обеспечивает «работу» Солнца, для производства неограниченного количества чистой электроэнергии на Земле.
Ученые десятилетиями грезили о возможностях, которые может открыть энергия ядерного синтеза и которые впервые были выявлены в СССР, но те всегда казались недостижимыми. И вот теперь растущее количество частных компаний, включая First Light Fusion, надеется коммерциализировать результаты, достигнутые в государственных исследовательских институтах, и начать передавать в энергосистему электричество, полученное путем ядерного синтеза, уже в 2030-е гг.
В отличие от ядерного деления в ходе реакции синтеза не создается значительного количества радиоактивных отходов, и она не может привести к аварии вроде Чернобыльской. А самые эффективные элементы для такой реакции – изотопы водорода дейтерий и тритий, и их несложно получить. Лишь один стакан топлива, полученного в результате этого процесса, имеет такой же энергетический потенциал, как 1 млн галлонов (3,785 млн л) нефти, и способен произвести 9 млн кВт ч электричества; этого, по оценке ученых, достаточно для обеспечения одного дома в течение более чем 800 лет.
С такими характеристиками термоядерный синтез может обеспечить дешевую энергию в неограниченных количествах и без вредных выбросов, – и в прямом смысле слова спасти мир, говорят сторонники этого метода. «Мне сложно не испытывать оптимизм, – говорит венчурный капиталист из Кремниевой долины Сэм Олтман, который недавно инвестировал $375 млн в американский стартап Helion, занимающийся этой технологией. – Это лучший выход из климатического кризиса, к тому же менее дорогая энергия изменит наше общество».
Первый реактор для управляемого термоядерного синтеза, токамак (тороидальная камера с магнитными катушками), в 1950-е гг. разработали советские физики. Плазма из дейтерия и трития удерживается в токамаке с помощью специально создаваемого комбинированного магнитного поля и нагревается до температуры выше, чем на Солнце. В результате инициируется синтез между атомами водорода и выделяется энергия.
Проблема в том, что и советский токамак, и все созданные с тех пор требуют такого количества энергии, что система потребляет ее больше, чем производит. «Когда мы получим электричество из ядерного синтеза? Кто, черт возьми, знает? – говорит автор научных публикаций Стивен Крайвит, который за 20 лет наблюдал неоднократные фальстарты в этой области. – Пока кто-то не научится проводить экономически эффективные операции с электричеством, это все будет наука, а не технология».
Но за последние полгода произошло несколько прорывов, и некоторые участники этой новой отрасли теперь испытывают большие надежды. В мае в Китае реактор под названием EAST (Experimental Advanced Superconducting Tokamak) смог поддерживать реакцию термоядерного синтеза при 120 млн градусов Цельсия в течение рекордной 101 секунды. Затем в сентябре бостонский стартап Commonwealth Fusion Systems (CFS), выросший из экспериментов в Массачусетском технологическом институте (MIT), продемонстрировал использование сверхпроводника для создания гораздо более сильного магнитного поля, чем в традиционном токамаке. В стартапе считают, что это поможет создать более эффективный реактор – менее крупный, более дешевый и практичный в качестве коммерческого источника энергии. Гендиректор CFS Боб Мумгард сравнивает это достижение с развитием компьютеров: раньше мейнфреймы занимали целые комнаты, затем появились транзисторы, компьютеры стали меньше, «и люди, которые ими не пользовались, стали ими пользоваться».
В планах CFS – строительство демонстрационной станции, которая, как надеются в стартапе, будет давать положительный чистый поток электричества к 2025 г., и коммерческой электростанции – в 2030-е гг. Крупнейший сторонний инвестор стартапа – итальянская Eni, которая сотрудничает с MIT с 2008 г.
«Эпоха ядерного синтеза наступает быстрее, чем вы ожидаете», – говорит Эндрю Холланд, гендиректор недавно созданной отраслевой ассоциации, членами которой стали 35 частных компаний из разных стран.
В общей сложности, по данным ассоциации, частные компании привлекли $2,3 млрд инвестиций. Более 20% из этой суммы получила в ноябре Helion. Различные подходы, которые изобретают и применяют частные компании, – их сила, утверждает Кристофер Моури, гендиректор канадской General Fusion, одним из инвесторов которой является Джефф Безос. «Частные компании готовы рисковать, чтобы двигаться быстрее и делать дешевле. Это значит, что не все подходы сработают, но миру и не нужно, чтобы они все сработали», – говорит он.
Моури сравнивает стартапы в своей отрасли со SpaceX Илона Маска, которая значительно удешевила запуски космических ракет, используя знания и технологии, наработанные за предыдущие полвека в государственных исследовательских организациях.
