Атомная энергетика является одним из столпов современного энергетического хозяйства. Например, в России в 2016 г. на долю атомных станций пришлось 18,1% общей генерации электроэнергии. Общая установленная мощность атомной промышленности России составляет 26300 МВт.
В традиционных реакторах происходит распад урана-235, в результате чего происходит выделение огромного количества тепла, которое используется для генерации электроэнергии.
Существенным недостатком атомной энергетики является ограниченность урана-235. В природном уране его доля составляет всего 0,7%, а 99,3% приходится на уран-238, который непригоден для выработки электроэнергии. Поэтому перед использованием этого сырья происходит его обогащение, как правило, на центрифугах.
Атомная энергетика не безопасна, примером чего выступают аварии на Чернобыльской АЭС и Фукусиме. Кроме того, продукты распада должны храниться в специально оборудованных полигонах.
В отличие от традиционной атомной энергетики управляемый термоядерный синтез абсолютно безопасен и экологичен. Смысл термоядерной реакции сводится в образовании более тяжелых элементов из менее тяжелых. На атомных станциях наоборот идет процесс разложения тяжелых веществ на более легкие.
Вопрос термоядерной реакции в кругу ученых возник в середине XX века. Источниками этого синтеза могут выступать дейтерий, тритий, гелий-3, литий. Условие возникновения цепной реакции – скорость соударения атомов соответствует температуре плазмы.
В настоящий момент ведутся разработки двух видов реакторов для термоядерного синтеза: квазистационарных и импульсивных систем.
В квазистационарных системах плазма удерживается мощнейшим магнитным полем. В импульсивных системах происходят микровзрывы от воздействия лазера.
Исследование управляемого термоядерного синтеза в настоящий момент осуществляется при помощи токамаков (тороидальных камер с магнитными катушками).
В токамаках изначально откачивают воздух и наполняют смесью дейтерия и трития. Далее при помощи индуктора создается вихревое электрическое поле, что приводит к зажиганию плазмы. Протекающий через плазму ток создает вокруг себя магнитное поле, что позволяет на некоторое время сохранять реакцию управляемой.
В настоящий момент функционирует порядка 300 токамаков (Россия, Казахстан, Китай, Европа, США, Япония). Если удастся удержать плазму магнитным полем продолжительное время, то термоядерный синтез станет одним из надежных и безопасных источников энергии.
К 2025 г. планируется полностью закончить строительство и начать исследования в международном экспериментальном термоядерном реакторе (ITER) в Кадараше на юге Франции. Общие инвестиции в проект составят 19 млрд.долл. США. Сам токамак ITER будет представлять 60-метровое сооружение массой порядка 23 000 т. Среди стран-участников проекта стоит отметить Россию, США, Китай, Индию, Южную Корею, Казахстан, Японию. Международное партнерство с высокой вероятностью закончится успехом, и у человечества появится новый неиссякаемый источник энергии.
В отличии от традиционной атомной энергетики сырья для термоядерного синтеза огромное количество. Кроме того, данная реакция абсолютно безопасна, что позволит строить термоядерные электростанции прямо в крупных городах.
В целом по теме возобновляемых источников энергии стоит отметить следующее. Новые источники энергии такие как солнечная и ветряная, постепенно увеличивают своё присутствие на рынке. Особенно это ярко проявляется в Европейском союзе и США. Они неуклонно замещают угольную и атомную энергетику. Однако до замещения нефти и газа им пока очень далеко. В свою очередь начинаются разработки нетрадиционных углеводородов – сланцевой нефти и газа. Китай уже начал осваивать добычу газогидратов. Эксперименты по управляемому термоядерному синтезу пока не увенчались успехом.
P.S. Текст взят из моей книги "Наше будущее. Роботы уже среди нас".
