Американский стартап в области термоядерного синтеза Xcimer Energy объявил, что его лазерная система «Феникс», расположенная на частном объекте, была официально зажжена и введена в эксплуатацию в среду по местному времени. Компания заявила, что в настоящее время это крупнейшее в мире частное лазерное устройство. Xcimer пытается превратить инерционный термоядерный синтез из лабораторной технологии в новый метод производства электроэнергии с коммерческим потенциалом, основанный на эксперименте Национальной установки зажигания (NIF).
Технический маршрут Xcimer создан по образцу Национальной установки зажигания Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса в США. В декабре 2022 года устройство впервые достигло энергии, выделяемой в результате реакции термоядерного синтеза, превышающей энергию, необходимую для воспламенения, что считается важной вехой в исследованиях ядерного синтеза. В эксперименте NIF исследователи использовали 192 лазерных луча, чтобы нацелиться на топливную мишень размером меньше головки ластика на карандаше. Лазер сначала поразил полость золотой мишени, испарив ее и преобразовав в рентгеновские лучи. Затем рентгеновские лучи сжимали встроенные топливные таблетки, заставляя атомы в них сливаться и выделять энергию.
Напротив, в Xcimer считают, что использование более мощной и простой лазерной системы позволит снизить сложность и стоимость системы, сохраняя или увеличивая выходную энергию термоядерного синтеза, тем самым открывая путь для коммерциализации. По плану компании, ее будущая термоядерная электростанция будет оснащена двумя основными лазерами, способными излучать микросекундные лазерные импульсы. Эти импульсы будут проходить через набор оптических систем, аналогичных «сжатию энергии», и передавать энергию топливной мишени в течение наносекундного интервала времени, тем самым завершая сжатие топлива за очень короткое время и увеличивая вероятность проведения пригодных для использования реакций термоядерного синтеза.
Система Phoenix, которая на этот раз была запущена в эксплуатацию, рассматривается как ключевой промежуточный шаг на пути к термоядерным электростанциям. В системе используется технология «эксимерной амплификации». Этот тип лазера использовался в производстве полупроводников, но мощность системы Phoenix была значительно увеличена. Xcimer сообщил средствам массовой информации, что этот лазер на фториде криптона (KrF) может выдавать энергию более 1 килоджоуля при работе на полную мощность, а длина его ядра усиления лазера достигает 38 метров. Компания считает, что Phoenix в настоящее время находится на передовой мировой мощности и масштабов частных лазерных систем.
Однако Phoenix по-прежнему сильно отстает от характеристик, необходимых для коммерческих электростанций. По оценкам Xcimer, настоящая коммерческая термоядерная электростанция потребует общую энергию лазера более 12 мегаджоулей, что значительно превышает текущую мощность Phoenix. Таким образом, «Феникс» является скорее платформой технической проверки последующих более масштабных систем, включая такие ключевые звенья, как лазерное усиление, формирование импульсов, оптическую передачу и взаимодействие топлива с целью.
Что касается графика, Xcimer планирует завершить строительство и тестирование прототипа системы в 2028 году. На этой основе компания продолжит разработку более крупных интегрированных систем с целью добиться «энергетического паритета» всего устройства, то есть выходная электрическая энергия, по крайней мере, эквивалентна входной. Согласно нынешнему видению компании, строительство первой термоядерной электростанции коммерческого масштаба должно начаться в середине 2030-х годов. К тому времени, если технологии и экономика смогут соответствовать стандартам, термоядерный синтез с инерционным удержанием может стать важной силой в новом энергетическом ландшафте.
В настоящее время конкуренция в глобальной области термоядерного синтеза становится все более жесткой, и многие начинающие компании изучают различные маршруты и пути инженерной реализации. В этом контексте Xcimer запустил «крупнейший в мире частный лазер» через систему «Феникс», что является не только демонстрацией технической мощи, но и сигналом рынку капитала и политикам: термоядерный синтез с инерционным ограничением постепенно переходит от лабораторий к инженерному делу и индустриализации. Однако переход от экспериментального устройства с мощностью килоджоуля к коммерческой электростанции с мощностью в мегаджоули по-прежнему требует длительных инженерных итераций и капиталовложений. Успешное зажигание Феникса — лишь одна из ключевых отправных точек в этом процессе.