Если термоядерные реакции такие перспективные и, очевидно, что как только мы их оседлаем, на земле тут же наступит благоденствие и коммунизм, то почему до сих пор оседлания этого не произошло?
Гипотетический термоядерный реактор должен отвечать трем главным требованиям: обеспечивать высокую температуру «топлива», высокую его плотность, а также низкие потери энергии.
Температура слияния ядер легких изотопов составляет десятки млн °C и даже может превышать 100 млн °C. При такой температуре наше «топливо» станет плазмой. Чтобы поддерживать процесс и избежать потерь энергии эту плазму нужно стабилизировать сильными магнитными полями.
Достичь должного уровня стабилизации пока не удается. Это одна из главных проблем термояда.
Первая установка для проведения термоядерной реакции, т.н. Z-пинч позволяла получать плотную, сжатую плазму – плазменный жгут. К сожалению, этот «жгут» постоянно изгибался, норовил свалиться на стенку камеры, а к тому же менял свое сечение. Даже когда эта проблема Z-пинча была решена, все еще оставался вопрос энергетических потерь.
Большие затраты энергии на инициирование реакции и невозможность поддерживать эту реакцию в нужном режиме в течение длительного времени составляют другую важную проблему. На сегодняшний день проведение термоядерной реакции попросту еще невыгодно. Похоже на ситуацию, когда у нас не получается костер развести, и мы только зазря переводим спички.
Несмотря на то, что в современных установках для термояда предусмотрена полная изоляция плазмы от стенок реактора, последние все равно подвергаются высоким температурам и воздействию потоков высокоэнергетических нейтронов. Из-за этого материал стенок камеры довольно быстро «изнашивается».
Ну и наконец, нужно придумать эффективный способ собирать выделяющуюся энергию. Тепло, которое выделяется при реакции, нужно как-то преобразовать в электричество. В условиях настолько высоких температур сделать это сложно. Решение может быть в новых высокотемпературных теплообменниках и термоэлектрических преобразователях, как альтернативе традиционным турбинам.
Это только общее описание сложностей термояда, более детально можно говорить о каждом из пунктов в отдельности на примере конкретных токамаков, том же международном ИТЕРе и китайском «Востоке».