Это полностью зависит от того, что мы подразумеваем под понятием «энергетический эквивалент». Если мы говорим о количестве топлива, которое необходимо для производства определенного количества электроэнергии (при современных технологиях), то очевидным ответом тут будет твердое НЕТ, эквивалентом тут даже не пахнет. (Хотя на графике нам предлагается именно такая интерпретация обеспечения города энергией.)
С другой стороны, если мы говорим о количестве энергии, которое мы можем извлечь из того или иного вида топлива для получения полезной электроэнергии (не заботясь о последствиях), то количество энергии для термоядерного синтеза даже несколько занижено.
Рассмотрим подробнее.
Удельная теплота сгорания
Удельная теплота сгорания топлива — это физическая величина, показывающая, какое количество теплоты выделяется при полном сгорании топлива массой 1 кг.
В Википедии перечислены удельные энергии для многих видов топлива в мегаджоулях (МДж) энергии на килограмм (кг) массы топлива:
- Дейтерий/тритий: 340 000 000 МДж/кг,
- Уголь: 24-35 МДж/кг,
- Дизельное топливо: 48 МДж/кг,
- Бензин: 46,4 МДж/кг.
Используя эти цифры, мы находим, что 60 кг дейтерий/тритиевого топлива запасают такое же количество потенциальной энергии, как (340 000 000/48) х 60 = 425 000 000 кг = 425 000 тонн дизельного топлива.
Для угля расчет составляет (340 000 000/35) х 60 = приблизительно 580 000 000 кг = приблизительно 580 000 тонн угля.
Для бензина это (340 000 000/46,4) х 60 = приблизительно 440 000 000 кг или 440 000 тонн бензина.
Огромная удельная энергия термоядерного топлива — это то, что позволяет нам создавать бомбы на основе термоядерного синтеза. В случае бомбы контроль и сдерживание реакции не рассматриваются, поскольку весь смысл бомбы в том, чтобы уничтожать всё вокруг. Но при строительстве электростанции эти вещи мы игнорировать не имеем права.
Термоядерный синтез в обмен на электроэнергию
И вот, мы плавно подошли к самому главному выводу: производство термоядерной энергии – очень выгодная штука. Но тут сразу возникает одна, вернее, две проблемы.
Во-первых, чтобы использовать термоядерную энергию, мы должны преобразовать ее из реакции термоядерного синтеза во что-то другое, например, в электричество. И мы можем это сделать. Как и в случае с углем, мы создадим тепло, а затем используем его для питания паровой турбины.
Вторая (главная) проблема в том, что для запуска и поддержания термоядерной реакции требуется много энергии. На Солнце часть этой энергии поступает в виде тепла, которое является побочным продуктом уже протекающих реакций термоядерного синтеза. Другая часть этой энергии поступает от силы тяжести. Солнце огромно и оно сжимает элементы внутри себя так сильно, что те начинают плавиться.
На Земле мы так сделать не можем, но у нас есть устройство с магнитными катушками (токамак). К сожалению, оно столь эффективно. Фактически, самая эффективная версия из когда-либо использовавшихся — это 65% энергии, необходимой для поддержания работы устройства.
Итак, мы могли бы сжечь 60 кг термоядерного топлива, но для этого потребовалось бы что-то вроде 300-400 килотонн угля. И это просто приводит нас к паритету, то есть к нулевой производительности, при том, что число в 65% принимается за истину. Некоторые ученые, например, сильно в этом сомневаются, считая, что реальная эффективность была больше похожа на 2% или даже 1%.
Возможно, что увеличенная версия сможет производить чистую мощность после запуска. Журнал «Popular Science» цитирует Стива Коули, директора Центра термоядерной энергетики Калхэма:
«За 20 миллиардов долларов наличными, я мог бы построить вам работающий реактор. Это было бы масштабно и, возможно, не очень надежно, но 25 лет назад мы даже не знали, сможем ли мы заставить термоядерный синтез работать. Теперь единственный вопрос в том, сможем ли мы сделать это доступным».
Но даже если мы построим термоядерный реактор за 20 миллиардов долларов, мы не знаем, какой будет его эффективность. Мы можем вроде как догадываться, но на самом деле НЕ знаем. И наша цель — выяснить, как он работает в реальности, а не в теоретических моделях. Возможно, он произведет больше энергии, чем в него вложено, может меньше. Или мы обнаружим, что до практического воплощения управляемого термоядерного синтеза нам еще как минимум сотня, другая лет.
Итак, отвечая на вопрос — да, в теории это соотношение будет эквивалентно в отношении удельных энергий, но на практике мы понятия не имеем сколько получим энергии от термоядерного топлива.
