Термоядерный реактор - Такая себе искусственная звезда. И, к слову, совсем недавно в научном сообществе прогремела новость о некоторым продвижении в этом деле. Создание термоядерного реактора так важно, поскольку Это поможет производить энергию путём ядерного синтеза. Однако путь к этому будет ой каким тиранистом! Каких же результатов мы достигли на сегодняшний день? Что мы можем сделать в недалёком будущем и как это прямо отразится на нашей повседневной жизни?
Что же такое ядерный синтез Он возникает, когда два простых ядра атома вместе образуют более сложные ядро. Однако его масса будет меньше, чем Масса двух простых ядер. Куда девается остальная масса Она становится энергией. Согласно расчетам Эйнштейна, чтобы узнать значение энергии, необходимо массу умножить на квадрат скорости света. Значение скорости света само по себе довольно большое, Поэтому при ядерном синтезе даже небольшое количество массы трансформируется в большое количество энергии. В случае же термоядерным синтезом происходит он в так называемый плазме. Это вещество с огромными температурами, из-за чего от атомов отделяются электроны и образуется ионизированные газ. Самым очевидным примером термоядерного синтеза является наши Солнце. Всё потому, что внутри главной звезды неимоверно высокие температу и давление.
Под действием этих факторов образуется гелий в результате слияния атомов водорода. Этот процесс, соответственно, и обеспечивает наше существование на Земле, принося Солнечные лучи на ее поверхности. Именно по этой причине термоядерные синтез рассматривают как самый оптимальный путь, чтобы производить чистую энергию. Проблема в том, что наука пока не знала такого термоядерного реактора, в результате работы которого произведённая энергия была бы больше энергии поглощен. Однако в декабре 2022 года члены Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса Сша провели первый в истории науки эксперимент, где был задействован управляемый ядерный синтез, результатом которого стало термоядерное воспламенение. Как мы уже упоминали, происходит соединение ядер химических элементов в звёздах из-за очень и очень высоких температур, а также давление. Соответственно, на это уходит огромное количество энергии.
Что-то подобное ученые должны были сделать в лабораторных условиях. И вот что сделали исследователи лаборатории Лоуренса. У них было 192 лазера высокой мощности. Их они направили на небольшой цилиндр. Внутри этого цилиндра поместили и топливо. Это были изотопы водорода - дейтерий и третий в гранулах в замороженном состоянии. В составе водорода есть Электрон на орбите и Протон в самом ядре, поскольку это простейший элемент, Дейтерий отличается от водорода тем, что в его ядре есть также еще и Нейтрон третий. Их аж целых два. Направление луча от лазеров было как в верхнюю, так и в нижнюю часть цилиндра. Все для того, чтобы термоядерная реакция началась. В результате образовалась плазма с высокими температурами и высоким уровнем давления. Тогда же возникли ядра Гелия в результате соединения ядер третья и дейтерий. Также важно отметить, что наблюдалось также возникновение и потоков нейтронов. Во время эксперимента лазеры выделяли энергии в 2 мегаджоуля, а в результате термоядерного синтеза было получено на один мегаджоуль больше. В течение небольшого периода времени при реакции использовалась энергия не от лазеров, а собственное.
Таким образом, количество энергии, которое мы получили при соединении атомов, оказалось больше той энергии, которую давали лазер. Система лазеров Национального комплекса лазерных термоядерных реакций. Этот важный объект был сконструирован в 2009 году. На его создании было потрачено примерно 3. 5 млрд долларов. Система построили с целью изучить, что происходит с материей во время ядерных взрыв. Это значит, что Соединённые Штаты могут проектировать ядерное вооружение, но при этом им не требуется для этого проводить эксперименты. Скажем, в Шахтах от такой практики Они отказались еще в 90-х годах прошлого века. Данная система лазеров обладает очень высокой мощностью, что позволяет в контролированой среде создавать условия, как при ядерном взрыве. К счастью, с помощью таких технологий Можно не только развивать ядерное оружие, но изучать возможности термоядерного синтеза. А это, несомненно, позитивный момент для всего человечества.
Означает ли эксперимент лаборатории Лоуренса, что потенциально у нас может быть энергия, за которую не нужно будет платить? На самом же деле, Несмотря на то, что эксперимент имеет неоценимое значение для науки, Мы ещё не приблизились к тому, чтобы в практических целях использовать результаты ядерного синтеза. Стоит заметить, что для получения лазерного импульса в 3 мегаджоуля нужно было 300 мегаджоулей энергии. Соответственно, мы не можем считать, что получили в результате эксперимента Чистый прирост энергии. Для обеспечения потребностей хотя бы части населения прирост должен быть на порядок выше. Вероятнее всего, энергии должно быть минимум в 30 раз больше, чем у данных лазеров. Проблема ещё состоит и в том, что продолжительность реакции, при которой выделяется энергия, не достигает и секунд, а возникать реакция может только с периодичностью примерно шесть часов. При всём этом ещё и топливо тратится очень быстро. Соответственно, с такими данными едва ли возможно какое-то практическое применение.
И вот учёным нужно понять, как быстро доставлять топливо, чтобы успевать до прекращения расширения Плаза. Если им это удастся, то продолжительный сериал акции уже будет больше. Стоит сказать пару слов. водорода приходится соответственно. это распространённые элементы. Себестоимость музыка - 1 грамм. А вот третий не такой распространенный. Он возникает в результате влияния солнечного излучения на атмосферу и находится в Верхних ее слоях. Его период полураспада - 12 лет. Соответственно, запасы третьи, которые были сделаны в коммерческих целях, уменьшаются, а часть уже непригодна для эксплуатации. Таким образом, третий можно считать таким же драгоценным, Как, скажем, Алмаз. Безусловно, для науки можно себе и позволить такой дорогостоящий элемент, Однако не в случае с работой термоядерного синтеза Для обеспечения потребности людей.
Из этого следует, что и себестоимость третья нужно уменьшить. Добавим к этому еще и то, что запасы 3 можно увеличить в случае, если в мире будут полностью избавляться от ядерного оружия. Дело в том, что третий применяется в производстве такого вооружения, и ответственные структуры регулярно пополняют запа данного элемента. Если ядерную программу свернут огромное количество, третья останется. А теперь давайте заглянем в будущее и представим, что же будет, если эти эксперименты получат свое развитие. Во-первых мы будем обеспечены базовой энергией. Ее количество может примерно в 4 миллиона раз превышать энергию, полученную, например, в результате горения нефти или газа. А стоимость и такой энергии Пока ничего конкретного сказать нельзя, Однако Она точно не будет бесплатной. это было бы слишком утопично.
Во-вторых термоядерная энергия более экологичная, она не создаёт выбросы углерода и даже лишена радиоактивных отходов, что особенно важно. В-третьих термоядерная Энергия в контролируемых условиях особенно поможет в Космических исследованиях Термоядерный реактор может выполнять роль двигателя для космических аппаратов, что могло, естественно, увеличить продолжительность полёта. Хоть это и звучит немного оптимистично, Однако ученые утверждают, что если все будет благополучно, то первая термоядерные реакторы могут быть запущены уже к 2040 году. Как бы там ни было, исследователи со всего мира проводят эксперименты с термоядерным синтезом, А значит, стоит ожидать прогресса.
