Ученые ускорили ядерную реакцию в пробирке

Маленький реактор размером с лабораторный стол и всего один вольт напряжения — и ученые смогли заставить атомы дейтерия сталкиваться чаще. Электрохимия неожиданно стала союзником ядерной физики, открыв новое направление в поиске будущей чистой энергии.

Реактор Thunderbird — это специально изготовленный настольный ускоритель частиц и электрохимический реактор, созданный междисциплинарной группой из Университета Британской Колумбии

Источник: University of British Columbia

Исследователи университета Британской Колумбии (Канада) создали настольный реактор для проверки необычной идеи: можно ли ускорить ядерный синтез с помощью электрохимии. Результаты их эксперимента опубликованы в журнале Nature.

Ядерный синтез — это процесс соединения атомных ядер, при котором высвобождается огромная энергия. Именно он питает Солнце и другие звезды.

Вместо традиционных гигантских установок с экстремальными температурами и магнитными полями ученые использовали компактный прибор, получивший название Thunderbird. Его основа — металлическая мишень из палладия, в которую загружается топливо — дейтерий, тяжелая форма водорода. С одной стороны мишень насыщалась плазмой, а с другой — через электрохимическую ячейку. Такой двойной подход позволил увеличить концентрацию топлива внутри металла.

«Мы буквально выдавливали дейтерий в мишень, словно жидкость в губку», — поясняет профессор Кертис Берлингуэтте, руководитель работы. По его словам, один вольт электричества создавал давление, сравнимое с сотнями атмосфер. Это повышало вероятность того, что атомы дейтерия столкнутся и произойдет термоядерная реакция.

Электрохимия способна ускорять ядерный синтез даже в настольном реакторе, открывая новый путь к поиску чистой энергии

Источник: Unsplash

Результат оказался скромным, но важным: скорость реакций дейтерий–дейтерий выросла примерно на 15% по сравнению с плазменной загрузкой без электрохимии. Энергетического выигрыша пока не достигли — реактор потребил больше энергии, чем выделил. Но главное достижение — демонстрация того, что даже компактные установки могут служить площадкой для серьезных экспериментов в области ядерной физики.

Ранее подобные попытки связывали с холодным синтезом, вокруг которого шли ожесточенные споры в конце XX века. Многие эксперименты того времени не подтвердились, и тема считалась закрытой. Однако новая работа отличается: здесь измерялись не косвенные признаки в виде тепла, а прямые сигналы ядерных реакций — нейтроны.

Авторы подчеркивают, что это лишь первый шаг. Их цель — сделать исследования в области синтеза доступными для большего числа лабораторий, чтобы ускорить поиск реальных решений энергетического кризиса. И хотя до практической термоядерной станции еще далеко, этот подход показывает, что путь к ней может оказаться более разнообразным, чем принято думать.

Подробнее о ядерных технологиях в России можно узнать в спецпроекте Науки Mail «Мирный атом».