Исследователи из Университета Британской Колумбии (UBC) разработали новаторский электрохимический метод, который значительно увеличивает скорость реакций ядерного синтеза. Это достижение, опубликованное в журнале Nature, открывает новые перспективы для более доступных и масштабируемых подходов к термоядерному синтезу, в отличие от традиционных энергозатратных методов.
В основе разработки лежит уникальный реактор под названием «Реактор Громовой Птицы» (Thunderbird Reactor). Этот компактный настольный ускоритель частиц и электрохимический реактор объединяет плазменный ускоритель, вакуумную камеру и электрохимическую ячейку. Такая конфигурация позволяет одновременно насыщать палладиевую мишень дейтерием двумя методами: имплантацией ионов плазмы и электрохимической загрузкой. Ключевым достижением стало применение всего одного вольта электрического тока, что позволило достичь плотности загрузки дейтерия, эквивалентной давлению в 800 атмосфер.
Применение этого электрохимического метода насыщения привело к увеличению частоты реакций дейтерий-дейтерий (D-D) в среднем на 15% по сравнению с загрузкой мишени исключительно плазменным полем. Хотя эксперимент пока не достиг стадии чистого прироста энергии, он является первой успешной демонстрацией ядерного синтеза D-D с использованием этих синергетических техник. Профессор Кертис П. Берлингетт, ведущий автор исследования, подчеркнул потенциал этого подхода, заявив: «Мы надеемся, что наша работа поможет вывести науку о синтезе из крупных национальных лабораторий и сделать ее доступной для обычных исследовательских лабораторий».
Исторически, попытки достичь синтеза в металлических решетках имеют свою предысторию, начиная с экспериментов по синтезу D-D в 1934 году. Исследование UBC отличается от предыдущих попыток, таких как заявления 1989 года о «холодном синтезе», тем, что оно фокусируется на изучении влияния процессов внутри металлов на синтез и использует надежные методы обнаружения ядерных реакций, такие как регистрация нейтронов, а не только тепловые эффекты. Электрохимическая загрузка является критически важным элементом, поскольку традиционно достижение высокой концентрации топлива в твердых телах требует экстремальных температур и давлений, что сопряжено со значительными техническими и финансовыми трудностями. Метод UBC, работающий при комнатной температуре, предлагает более практичный путь.
Увеличение скорости синтеза на 15% является важным шагом, демонстрирующим, как электрохимические процессы на уровне электронвольт могут влиять на ядерные реакции, происходящие на уровне мегаэлектронвольт. Компактность и относительная простота реактора «Громовой Птицы» делают его доступным для научных групп по всему миру, способствуя ускорению инноваций и приближая человечество к реализации потенциала энергии синтеза — источника чистой, обильной и безуглеродной энергии с минимальным образованием долгоживущих радиоактивных отходов.