В последнее время чуть ли не раз в месяц-полтора появляются новости о том, что в той или иной стране достигнут новый рекорд по температуре плазмы и времени её удержания, но термоядерный синтез нам по-прежнему недоступен.
Коротко о сути. При ядерной реакции тяжёлое ядро расщепляется на более лёгкие, тогда как при термоядерной всё наоборот — лёгкие ядра сливаются в несколько более тяжёлые, в результате чего и выделяется энергия.
В принципе, весь мир, включая Россию, готовится к запуску большой программы развития термоядерной энергетики, но вот, что любопытно: технические сложности, вставшие на пути создания термоядерной электростанции, оказались настолько серьёзными, что темпы её развития несопоставимы с темпами развития атомной энергетики. Смотрите сами.
Деление ядра
1939 — открытие (Л. Мейтнер и О. Фриш).
1942 — ядерный реактор Энрико Ферми («Чикагская поленница»): управляемая ядерная реакция.
1945 — первое ядерное испытание (Тринити) и бомбардировка Хиросимы и Нагасаки: неуправляемая ядерная реакция.
1954 — в СССР построена первая в мире атомная электростанция (Обнинск).
Ядерный синтез
1926 – гипотеза (А. Эддингтон), высказанная в статье «Внутреннее строение звёзд».
1934 – Э. Резерфорд синтезировал гелий из трития.
1952 – в СССР осуществлён первый термоядерный взрыв (водородная бомба: неуправляемая реакция.
1954 – в СССР построен первый в мире токамак.
…
2025 – ожидается, что будет запущен ITER.
Только спустя 71 год после запуска первого токамака предполагается запустить экспериментальный термоядерный реактор (тоже токамак)! Кстати, для поддержания поля в магнитных катушках без значительного расхода мощности в этом экспериментальном токамаке будут использоваться те же сверхпроводники, которые когда-то стояли в советском Т-15, созданном к концу 1980-х годов, но так по-настоящему не заработавшим.
Сложности очевидны, ведь задача-то не из лёгких: без малого, зажечь компактное «Солнце», которое будет питать чуть ли не бесплатной энергией весь мир.
Собственно, в последнем тезисе кроется ответ на вопрос о том, «зачем нам вообще понадобилась термоядерная энергия, если у нас есть уже атомные станции»? Можно ещё добавить, что термоядерный синтез более безопасный. Для его остановки надо будет просто перестать подавать в него топливо, то есть реакция полностью контролируема.
А ещё термояд значительно более перспективный — на Земле можно сказать неисчерпаемые запасы дейтерия, который можно бесконечно добывать в Мировом океане.
Есть ли развитие?
Кроме, скажем так, классических токамаков в форме «бубликов» прорабатывались ещё сферические. К 2000 году было создано три самых крупных таких машины: европейская MAST, американская NSTX и отечественная «Глобус-М» в Санкт-Петербурге.
После запуска оказалось, что все три установки плохо удерживают заряженные частицы с большой энергией, поэтому, чтобы исправить ситуацию, их отправили на модернизацию, после которой «в живых» остался только российский токамак, который теперь называется «Глобус-М2» и является самым крупным из работающих сферических токамаков в мире.
Так или иначе, вероятнее всего, термоядерный реактор будет построен на базе классического токамака. Уже сейчас прорабатывается проект DEMO, который станет следующим шагом после исследовательского проекта ITER. Проблема только в том, что до полноценного термоядерного реактора, кажется, как всегда 20 лет...
Как считаете, запустит человечество «карманное Солнце», которое решит проблемы, связанные с энергетическим кризисом (если да, то как скоро)?
Может лучше работать над тем, чтобы наиболее эффективно собирать дармовую энергию от термоядерного реактора, вокруг которого вращается планета?
Чтобы не пропустить ничего из мира науки, подписывайтесь на каналы в Telegram и ВК, ну и делитесь статьёй с друзьями, которым интересна эта тема.