Общим для всех термоядерных реакторов является топливо на основе изотопов водорода: дейтерия и трития, при слиянии которых выделяется большое количество радиоактивных нейтронов, требующих сложных мер защиты. Кроме того, изотоп трития встречается в природе лишь в мизерных количествах; его необходимо извлекать из радиоактивных материалов или добывать в термоядерных реакторах.
Альтернативой этому топливу может стать слияние водорода с бором, в изобилии присутствующим в природе. Реакция слияния с ним дает не нейтроны, а гелий в виде трех альфа-частиц. Поэтому термоядерный реактор, работающий на протонах и боре, будет более безопасным, экологичным и простым в обращении. Однако для запуска ядерного синтеза в водородно-борной плазме необходима температура в 30 раз выше, чем в дейтерий-тритиевой.
Для эксплуатации реакторов на этом топливе производимая энергия должна быть больше, чем затрачиваемая на нагрев, что является серьезной проблемой для реализации этой технологии термоядерного синтеза. Команде Р. М. Маги из компании TAE Technologies впервые удалось запустить и показать слияние воды с бором в плазме реактора с магнитным удержанием.
Для этого физики использовали в Японии стелларатор Large Helical Device, в который они подали воду. В водородную плазму термоядерного реактора были добавлены крошечные зерна бора. Затем с помощью нескольких инжекторов ионного пучка туда запустили протоны. В результате альфа-детектор зарегистрировал в плазме испытательного реактора резкое увеличение количества ядер гелия.
Маги и его коллеги сообщают в Nature Communications, что эксперимент станет важным шагом на пути к будущим термоядерным реакторам, использующим бор в качестве топлива. И хотя до зажигания такой термоядерной плазмы еще далеко, команда уверена, что эти реакторы однажды могут стать чистым, не радиоактивным источником энергии.
TAE Technologies планирует завершить к 2030 году создание первых прототипов борных реакторов, которые к 2040 году будут производить больше термоядерной энергии, чем требуется для их работы.
