Учените от Националната лаборатория „Лорънс Ливърмор“ (LLNL) постигнаха запалване чрез термоядрен синтез и достигане на енергийна точка на рентабилност. На 5 декември 2022 г. изследователският екип проведе контролиран експеримент по термоядрен синтез, използвайки лазери, когато 192 лазерни лъча доставиха повече от 2 милиона джаула UV енергия към малка горивна пелета в криогенната целева камера и постигнаха енергийна точка на рентабилност, което означава, че експериментът по термоядрен синтез произведе повече енергия, отколкото лазерът осигури за неговото задвижване. Този пробив беше постигнат за първи път в историята след десетилетия упорит труд. Това е важен етап в науката и има значителни последици за перспективата за чиста енергия от термоядрен синтез в бъдеще към икономика с нулеви въглеродни емисии, за борба с изменението на климата и за поддържане на ядрено възпиране, без да се прибягва до ядрени опити за национална отбрана. По-рано, на 8 август 2021 г., изследователският екип достигна прага на запалване чрез термоядрен синтез. Експериментът беше произвел повече енергия от всеки друг предишен експеримент по термоядрен синтез, но енергийна точка на рентабилност не беше постигната. Последният експеримент, проведен на 5 декември 2022 г., постигна подвига да достигне точка на безубыточност в енергетиката, като по този начин предостави доказателство за концепцията, че контролираният ядрен синтез може да се използва за задоволяване на енергийните нужди, въпреки че практическото търговско приложение на енергията от синтез може да е все още много далечно.
Ядрените реакции произвеждат големи количества енергия, еквивалентни на загубената маса, съгласно уравнението на симетрия маса-енергия E=MC2 на Айнщайн. Реакции на делене, включващи разпадане на ядрата на ядрено гориво (радиоактивни елементи като уран-235), понастоящем се използват в ядрените реактори за производство на енергия. Реакторите, базирани на ядрено делене, обаче са изложени на високи човешки и екологични рискове, както е видно от случая с Чернобил, и са известни с генерирането на опасни радиоактивни отпадъци с много дълъг период на полуразпад, които са изключително трудни за обезвреждане.
В природата, при звезди като нашето Слънце, ядрен синтез, включващ сливане на по-малки водородни ядра, е механизмът за генериране на енергия. Ядреният синтез, за разлика от ядреното делене, изисква изключително висока температура и налягане, за да се даде възможност на ядрата да се слеят. Това изискване за изключително висока температура и налягане се изпълнява в ядрото на Слънцето, където сливането на водородни ядра е ключовият механизъм за генериране на енергия, но пресъздаването на тези екстремни условия на Земята досега не е било възможно в контролирани лабораторни условия и в резултат на това реакторите за ядрен синтез все още не са реалност. (Неконтролираният термоядрен синтез при екстремна температура и налягане, създаден чрез задействане на устройство за делене, е принципът зад водородното оръжие).
Артър Едингтън беше първият, който предположи през далечната 1926 г., че звездите черпят енергията си от синтеза на водород в хелий. Първата директна демонстрация на ядрен синтез беше в лаборатория през 1934 г., когато Ръдърфорд показа сливането на деутерий в хелий и забеляза, че по време на процеса се получава „огромен ефект“. С оглед на огромния му потенциал да осигурява неограничена чиста енергия, имаше съгласувани усилия от учени и инженери по целия свят да възпроизведат ядрения синтез на Земята, но това беше трудна задача.
При екстремни температури електроните се отделят от ядрата и атомите се превръщат в йонизиран газ, състоящ се от положителни ядра и отрицателни електрони, това, което наричаме плазма, която е една милионна част от по-малката плътност от въздуха. Това прави средата за термоядрен синтез много крехка. За да се осъществи ядрен синтез в такава среда (която би могла да даде значително количество енергия), трябва да бъдат изпълнени три условия: трябва да има много висока температура (която би могла да провокира високоенергийни сблъсъци), трябва да има достатъчна плътност на плазмата (за да се увеличи вероятността от сблъсъци) и плазмата (която има склонност да се разширява) трябва да бъде ограничена за достатъчен период от време, за да се даде възможност за термоядрен синтез. Това прави развитието на инфраструктура и технологии за задържане и контрол на горещата плазма ключов фокус. Силни магнитни полета биха могли да се използват за справяне с плазмата, както в случая с Токамак на ITER. Инерционното задържане на плазмата е друг подход, при който капсули, пълни с тежки водородни изотопи, се имплодират с помощта на високоенергийни лазерни лъчи.
Проучванията на термоядрения синтез, проведени в Националната лаборатория „Лорънс Ливърмор“ (LLNL) към NIF, използват лазерно задвижвани имплозионни техники (инерционно ограничено сливане). По принцип капсули с милиметров размер, пълни с деутерий и тритий, са имплодирани с мощни лазери, които генерират рентгенови лъчи. Капсулата се нагрява и се превръща в плазма. Плазмата се ускорява навътре, създавайки екстремни условия на налягане и температура, когато горивата в капсулата (атоми на деутерий и тритий) се сливат, освобождавайки енергия и няколко частици, включително алфа частици. Освободените частици взаимодействат с околната плазма и я нагряват допълнително, което води до повече реакции на термоядрен синтез и освобождаване на повече „енергия и частици“, като по този начин се създава самоподдържаща се верига от реакции на термоядрен синтез (наречена „запалване от термоядрен синтез“).
Изследователската общност в областта на термоядрения синтез се опитва от няколко десетилетия да постигне „запалване чрез термоядрен синтез“; самоподдържаща се реакция на синтез. На 8 август 2021 г. екипът на лабораторията „Лорънс“ стигна до прага на „запалване чрез термоядрен синтез“, което постигна на 5 декември 2022 г. На този ден контролираното запалване чрез термоядрен синтез на Земята стана реалност – постигнат е важен етап в науката!
***
 have achieved fusion ignition and energy breakeven. On 5th December 2022....){kind=link}