Немецкий стартап Marvel Fusion, основанный в 2019 году, разрабатывает принципиально новый подход к получению чистой энергии на основе лазерного термоядерного синтеза. Компания стремится создать коммерчески жизнеспособные электростанции, которые смогут обеспечивать мир надежной энергией без выбросов парниковых газов и долгоживущих радиоактивных отходов, характерных для атомных электростанций.
В отличие от возобновляемых источников, таких как солнце и ветер, которые зависят от погодных условий, термоядерные электростанции способны генерировать энергию в базовом режиме, 24/7, поддерживая стабильность глобальных энергосистем. Главное преимущество термоядерного синтеза перед делением ядра – безопасность и доступность топлива, например, изотопов водорода, которые можно извлекать из воды.
В основе технологии Marvel Fusion лежит метод инерциального синтеза, при котором крошечная топливная мишень сжимается и нагревается до экстремальных температур с помощью мощных лазерных импульсов. Компания делает ставку на инновационную концепцию «быстрого зажигания». Вместо того чтобы равномерно нагревать всю мишень, ее сначала сжимают более длинными лазерными импульсами, а затем в самый плотный участок направляют сверхкороткий и чрезвычайно мощный импульс, создающий «горячую точку» – очаг возгорания, который запускает цепную реакцию синтеза во всем объеме топлива. Такой подход считается более эффективным.
Ключевым элементом технологии являются уникальные наноструктурированные мишени. Для создания «горячей точки» используются массивы наностержней – микроскопических столбиков, которые с почти стопроцентной эффективностью поглощают энергию лазера и преобразуют ее в поток частиц, нагревающих топливо. Варьируя размеры и расположение этих стержней, инженеры могут точно контролировать процесс зажигания. Это позволяет не только оптимизировать реакцию, но и открывает путь к использованию передовых видов топлива.
Marvel Fusion также ведет pioneering работу над новыми видами термоядерного топлива. Вместо традиционного криогенного топлива – замороженной смеси дейтерия и трития – компания исследует соединения, которые остаются твердыми при комнатной температуре. Такие некриогенные материалы могут значительно упростить и удешевить конструкцию и эксплуатацию будущих коммерческих реакторов.
Успех всей концепции невозможен без прорыва в лазерных технологиях. Компания разрабатывает собственные твердотельные лазеры с диодной накачкой нового поколения. Эти системы должны быть не только сверхмощными и способными генерировать импульсы разной длительности, но и высокоэффективными, компактными и недорогими. Это одно из важнейших условий для создания коммерчески привлекательной термоядерной энергетики. Два таких лазера планируется установить в научном центре ATLAS в Колорадо к 2027 году для проведения ключевых экспериментов.
Стратегия Marvel Fusion заключается в поэтапном движении к цели. Компания не только разрабатывает собственные революционные концепции, но и работает над усовершенствованием уже существующих схем лазерного синтеза. Интегрируя свои инновации в области лазеров, нанотехнологий и топлива, стартап прокладывает путь к созданию первого коммерчески успешного термоядерного реактора на основе лазеров.
