Честное слово, несколько лет назад я бы рассмеялся, если бы кто-то предложил мне всерьёз обсуждать термоядерную энергетику. Ну знаете тот старый анекдот: термоядерный синтез всегда будет через тридцать лет. Вечная энергия будущего, которое никак не наступит.
Но в последнее время во мне что-то поменялось. И, кажется, во всей отрасли тоже.
Солнце справляется. А мы?
В этом вся сумасшедшая ситуация с термоядерным синтезом. Над нашими головами он происходит каждый день. Солнце — это, по сути, гигантский термоядерный реактор. Оно сжимает атомы водорода чудовищным гравитационным давлением и выделяет колоссальную энергию. Физику этого процесса мы понимаем уже десятилетиями.
Проблема в том, чтобы воспроизвести эти условия на Земле. И это, мягко говоря, задачка не из простых.
Классический подход — токамак. Это такая машина в форме бублика, которая удерживает сверхгорячую плазму (вещество настолько горячее, что электроны бросают свои атомы) с помощью мощных магнитов и заставляет изотопы водорода сливаться. Звучит просто. На практике — адски сложно.
Шестьдесят лет мы понемногу осваивали этот ад.
А потом что-то изменилось
В последние годы прогресс, который раньше казался мучительно медленным, начал разгоняться. Вот несколько цифр:
Реакторы во Франции, Китае и Южной Корее сейчас удерживают плазму по несколько минут — иногда дольше — при температурах, перед которыми солнечная поверхность бледнеет. Это уже не лабораторные игрушки. Это испытательные полигоны для следующего поколения технологий.
А китайский реактор EAST недавно прошёл через так называемый предел Гринвальда — теоретический барьер, который ограничивал плотность плазмы до того, как она становилась нестабильной. Это серьёзный прорыв. Проблема, которая десятилетиями сдерживала развитие термоядерного синтеза, и вот кто-то просто... через неё прошёл.
Звезда, которую строят во Франции
Если эти небольшие реакторы — испытательные площадки, то ИТЭР — главное событие.
Эту махину собирают на юге Франции усилиями тридцати пяти стран. Когда закончат, она будет весить двадцать три тысячи тонн и попытается произвести больше энергии, чем потратит. Чистая энергия — вот что такое священный грааль термоядерного синтеза с 1950-х годов.
Не буду врать, проект постоянно откладывался. Но вот что зацепило: недавно на площадку доставили шестой, последний модуль центрального соленоида. Это, по сути, самый мощный магнит в мире и сердце всей системы. Смотреть, как он прибывает, — всё равно что наблюдать, как кусочки головоломки наконец складываются вместе.
Секретное оружие: искусственный интеллект
Вот что меня по-настоящему завораживает и о чём мало говорят: ИИ начинает играть огромную роль в термоядерном синтезе.
Плазма внутри токамака невероятно нестабильна. Представьте, что вы пытаетесь удержать в бутылке ураган, а этот ураган хочет стать звездой. Раньше требовались целые команды инженеров, которые постоянно вносили корректировки.
Теперь модели ИИ могут в реальном времени менять магнитные поля, предсказывать, где возникнут проблемы, и даже заполнять пробелы в данных надёжной синтетической информацией. Как будто реактор получил очень умную нервную систему. И, честно говоря, я думаю, это одно из самых недооценённых применений ИИ в энергетике.
Скучная, но важная проблема: материалы
В инженерии есть поговорка: разница между наукой и магией в том, что магия должна сработать только один раз. Термоядерный синтез не может сработать один раз. Он должен работать миллионы раз, стабильно, годами, не уничтожая при этом сам реактор.
Внутри термоядерного реактора — чудовищные условия. Температуры, которые расплавят что угодно, плюс постоянная бомбардировка нейтронами, от которых большинство материалов становится хрупким и разрушается.
Именно здесь появляется новая лаборатория MIT для материалов в ядерных технологиях. Они не пытаются открыть новую науку — они решают практическую задачу: найти материалы, которые выдержат термоядерную среду и при этом будут достаточно дешёвыми для коммерческих реакторов.
Как человек, который насмотрелся на «прорывы», после которых ничего не меняется, этот фокус на материаловедении кажется мне важным. Это негламурная работа, без которой невозможна гламурная.
Главное изменение: люди наконец верят
А вот что, возможно, важнее всего: изменилось отношение.
По данным исследования Пенсильванского университета, частные инвестиции в термоядерный синтез резко выросли. Учёные, которые раньше уходили из отрасли в отчаянии, возвращаются. Инженеры рассматривают термоядерные проекты как серьёзный карьерный путь, а не просто интересное хобби.
Здесь есть элемент самоисполняющегося пророчества. Когда люди верили, что термоядерный синтез невозможен, так и получалось: таланты уходили, финансирование иссякало, прогресс останавливался. Теперь, когда люди поверили в возможность, таланты приходят, деньги следуют за ними, и прогресс ускоряется.
Так что, теперь точно другое время?
Вот моя честная оценка как человека, который следит за этой темой много лет: мне кажется — да. Правда кажется.
Мы ещё не на месте. ИТЭР будет полностью работать только через несколько лет, а после этого доказать, что термоядерный синтез может быть коммерчески выгодным, потребует ещё больше времени и денег, чем кому-то хочется признавать.
Но траектория изменилась. Проблемы, которые пять лет назад казались фундаментальными и нерешаемыми, становятся инженерными задачами. А инженерные задачи, в отличие от физических, можно решить, если есть достаточно времени, денег и людей.
Солнце совершенствовало свой термоядерный синтез 4,6 миллиарда лет. Нам нужно просто научиться поддерживать свет, пока мы разбираемся.
И, знаете что? Впервые за мою карьеру я думаю, что у нас может получиться.