Недавно ученые сделали шаг к тому, чтобы генерировать дешевую, неограниченную энергию вечно.
В этом процессе используется термоядерный синтез, при котором ядра легких атомов связываются в более тяжелые атомы. Побочным продуктом термоядерного синтеза является огромное количество энергии без опасных радиоактивных отходов. И это еще лучше: При термоядерном синтезе используется водород, который в изобилии содержится в воде.
Слияние легких атомов достигается путем нагревания водорода до состояния плазмы - около 80 миллионов градусов Цельсия. Проблема? Это настолько горячо, что плазма сожжет любой контейнер, построенный для нее.
Поэтому ученые из немецкого Института физики плазмы имени Макса Планка не стали создавать физический контейнер. Вместо этого их термоядерное устройство Wendelstein 7-X (W7-X) создало магнитное поле для удержания плазмы.(Я буду называть его "силовым полем", и вы меня не остановите.) Силовое поле не дает перегретому водороду даже коснуться стенок контейнера. Это называется стелларатор, или "звезда в банке", потому что он работает так же, как наше Солнце. В декабре ученые заявили, что система сдерживания работает, как и планировалось. Теперь они могут приступить к следующему этапу своего эксперимента.
По многим параметрам термоядерный синтез превосходит деление - ядерную энергию, которую мы используем с 1954 года. При делении расщепляются атомы тяжелых радиоактивных элементов, таких как уран и плутоний, выделяя огромное количество энергии.
Термоядерный синтез вырабатывает в четыре раза больше энергии из равной массы топлива, чем деление. Он производит в 4 миллиона раз больше энергии, чем сжигание угля, нефти или газа, все из которых создают загрязнение. При делении образуются радиоактивные отходы, которые остаются смертельно опасными в течение тысяч лет и не могут безопасно храниться нигде на Земле.
При делении в качестве топлива используется дорогой, редкий уран или плутоний. В термоядерном синтезе используется водород, который является бесплатным, поскольку в воде его практически неограниченное количество.
"Источник топлива находится в морской воде в количествах, достаточных для работы в течение десятков тысяч лет", - сказал Space.com физик Дэвид Гейтс. Побочным продуктом термоядерного синтеза является гелий - инертный, нетоксичный газ. В отличие от плутония и урана, топливо и побочные продукты термоядерного синтеза не могут быть использованы для создания ядерного оружия.
Одно из худших свойств делящихся электростанций заключается в том, что они могут расплавиться, как, например, Чернобыльская АЭС в Украине, которая распространила радиацию на всю Европу в 1986 году. Или Фукусима, Япония, которая облучила большую часть страны в марте 2011 года. Расплавление происходит, когда реакция деления выходит из-под контроля, создавая цепную реакцию.
Достаточно сложно создать условия для термоядерного синтеза. Любая помеха просто прекращает реакцию, а в корпусе реактора в любой момент времени находится лишь крошечное количество топлива.
Ожидается, что термоядерный синтез, когда мы его усовершенствуем, будет дешевле, чем деление. Самое интересное, что в проекте W7-X сотрудничают ученые со всего мира. Они стремятся создать чистый, дешевый и практически безграничный источник энергии для всех жителей Земли. Это цель, которой мы все можем гордиться.
