Министерство энергетики запускает энергетическую программу инерционного термоядерного синтеза после прорыва в области зажигания

После прорыва в области термоядерного синтеза, достигнутого Ливерморской национальной лабораторией имени Лоуренса в прошлом году, Министерство энергетики создает новые исследовательские центры для стимулирования достижений в области энергетики инерционного термоядерного синтеза и финансирует пару компаний, разрабатывающих концепции реакторов инерционного термоядерного синтеза, в рамках отдельной программы, посвященной развитию зарождающейся термоядерной промышленности.

Министр энергетики Дженнифер Грэнхольм (в центре) выступает на праздновании открытия в области зажигания в Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса в мае. Рядом с ней - высокопоставленный член Комитета по науке Палаты представителей Зои Лофгрен (демократ от Калифорнии) (слева) и директор Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса Ким Будил. (Изображение предоставлено LLNL)

В прошлом месяце программа Министерства энергетики США по термоядерной энергетике объявила, что она принимает предложения по проектам, посвященным энергии инерционного термоядерного синтеза (IFE), в которой используются такие инструменты, как лазеры, для сжатия атомных ядер в топливной мишени до тех пор, пока они не сольются. Министерство энергетики на протяжении десятилетий поддерживало исследования в области инерционного термоядерного синтеза в рамках своей программы создания ядерного оружия, но растущий интерес к финансированию НИОКР в области производства энергии усугубился после достижения Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса в прошлом году «зажигания» или чистого прироста энергии в лазере. эксперимент по синтезу.

Департамент планирует выделить в общей сложности 45 миллионов долларов США в виде грантов, создав серию «Центров инноваций в области науки и технологий», каждый из которых будет получать от 2 до 4 миллионов долларов США в год в течение четырех лет. Руководители Министерства энергетики предупредили, что, скорее всего, потребуются десятилетия, чтобы выяснить, может ли IFE стать практическим источником энергии, и его предложения, соответственно, предусматривают, что предложения центра сосредоточены на фундаментальных исследованиях, приоритет которых был установлен на семинаре, спонсируемом им в прошлом году.

Инициатива IFE является частью более масштабного проекта программы Fusion Energy Sciences, призванного проложить путь к строительству пилотной электростанции. Например, программа усиливает поддержку частных предприятий в области термоядерного синтеза посредством новой инициативы финансирования, основанной на «этапных этапах». В результате этих усилий только что было выдано восемь грантов на поддержку концепций экспериментальной термоядерной установки, включая две концепции IFE, с обещанием увеличения сумм по мере достижения этими компаниями прогресса. Однако сомнительно, сколько денег Конгресс выделит в будущем, учитывая направление недавних переговоров по поводу федеральных расходов.

Центры, финансируемые за счет новых грантов IFE Министерства энергетики, будут решать несколько задач, таких как углубление понимания физики топливных целей и улучшение методов производства и быстрой фокусировки на них лучей. Другие цели включают улучшение «масштабируемости, модульности, живучести, компактности и стоимости» лазеров и других термоядерных двигателей, а также проведение экспериментов, подтверждающих «конструкции мишеней с высоким коэффициентом усиления на крупномасштабных установках».

Ожидается, что центры также будут способствовать развитию рабочей силы IFE посредством стажировок и программ обмена. Каждое предложение по центру может включать несколько институтов, но будет иметь ведущее учреждение, которое должно базироваться в США и иметь «подтвержденный опыт» в методах инерционного синтеза.

Заявление Министерства энергетики является первым в новой программе под названием IFE «Ускоренные исследования в области науки и технологий» (IFE-STAR), которая выполняет указания Конгресса, впервые включенные в Закон Министерства энергетики об исследованиях и инновациях 2018 года. В Законе об энергетике 2020 года Конгресс впоследствии призвал Министерство энергетики ежегодно тратить 25 миллионов долларов на IFE, одновременно установив целевой показатель ассигнований в размере более 1 миллиарда долларов для программы Fusion Energy Sciences в целом. Однако в последнее время ассигнования на программу росли гораздо медленнее – до 763 миллионов долларов в этом году. Министерство энергетики также стремилось быть взвешенным в своем подходе к финансированию IFE, ожидая указаний прошлогоднего семинара, прежде чем запускать программу грантов.

Помимо указаний Конгресса, импульс поддержки IFE Министерством энергетики также усилился благодаря тому факту, что эта веха была определена в отчете национальных академий за 2013 год как оптимальная точка для запуска «национальной, скоординированной, широкой» программы IFE. Министерство энергетики выделит IFE до 10 миллионов долларов в этом финансовом году после того, как первоначально предложило только 3 миллиона долларов, но планирует сохранить относительно ограниченное финансирование в будущем, запрашивая 15 миллионов долларов на 2024 финансовый год в рамках запроса более 1 миллиарда долларов на Программа термоядерных энергетических наук в целом.