Во многих произведениях будущего (будь то фильмы или книги) фигурируют термоядерные реакторы. Эти источники обеспечивают энергией космические корабли, колонии и поселения на планетах и даже небольшие транспортные средства. Как работают термоядерные реакторы? В чем сложность создания таких станций в настоящем? Существуют ли в природе источники стабильной термоядерной энергии? В этой статье вы найдете ответы на все эти вопросы.
1. Краткое описание термоядерной реакции.
Все материальные предметы, космические объекты, планеты, живые организмы состоят из элементарных частиц. Этими частицами являются атомы. И если в ядерной реакции ядра тяжелых элементов делятся, то в термоядерной легкие элементы соединяются образуя более тяжелые элементы. При слиянии легких элементов энергии образуется в разы больше, чем при делении тяжелого ядра. Реакция синтеза наносит меньше вреда, так как не образует радиоактивных отходов, как реакция деления. Для того чтобы произошла термоядерная реакция, ядра элементов должны максимально сблизится, преодолев электростатического отталкивания (в нормальном состоянии ядра отталкиваются друг от друга). Для того чтобы достичь таких условий ядра должны обладать большой скоростью движения, которая достигается при температуре в миллионы градусов.
2. Технологические сложности.
Все термоядерные реакции, как правило, имеют взрывной характер. На практике эти реакции нашли свое применение только в военных целях.
Первая водородная бомба была взорвана в СССР в 1953 году. А через 8 лет на острове Новая земля была взорвана самая мощная в мире бомба мощностью свыше 57 мегатонн. Ударная волна несколько раз обогнула земной шар. Для того чтобы использовать такую разрушительную мощь нужны устройства которые смогут регулировать и удерживать реакцию.
На данный момент созданы лабораторные реакторы (токамаки), которые смогли удерживать стабильную термоядерную реакцию лишь несколько минут. Для этих установок используются мощные электромагниты, потребляющие огромное количество энергии. Электромагниты удерживают атомы в активной зоне, чтобы они взаимодействовали друг с другом. Едва ли выделенной энергии хватит чтобы термоядерная установка начала обеспечивать энергией свои же потребности. Еще одной проблемой является выделение продукта синтеза (гелия) из термоядерного топлива (водорода), который постепенно снижает температуру плазмы и эффективность реакции.
К 2025 году во Франции планируют достроить и запустить самый большой термоядерный реактор в мире - ITER. Задача ITER заключается в демонстрации возможности коммерческого использования термоядерного реактора и решении вышеописанных физических и технологических проблем. Реактор строится силами нескольких десятков стран. В их числе Россия. Электроэнергию данный реактор выделять не будет. Потребление электроэнергии составит около 110 МВт в час.
3. Солнце - самый близкий стабильный источник термоядерной энергии.
Самым ближайшим термоядерным реактором является Солнце. Масса светила колоссальна (332 940 масс Земли) и в отличие от токамака в нем вещество удерживается, помимо мощного электромагнитного поля, собственной гравитацией. Поэтому этот природный реактор является устойчивой системой и для поддержания реакции ему не требуется дополнительных затрат. Земли достигает лишь малая часть энергии выделяемая Солнцем в виде излучений.
В заключении можно сказать что в теории термоядерная энергия - это энергия будущего, безопасная и дешевая. На практике осталось только одно - "поймать" эту энергию.
На этом все, дорогие читатели. Подписывайтесь на мой канал или ставьте "палец вверх".
Так же рекомендую к прочтению: Атлантида это реальность. Будущее подводных городов.
Спасибо за внимание!
