Термоядрена енергия: състояние и перспективи

Статията обсъжда причините, поради които досега контролираният термоядрен синтез не е намерил промишлено приложение.

Когато през петдесетте години на миналия век, мощни експлозии разтърсиха Земята термоядрени бомбиизглеждаше като преди мирна употреба енергия на ядрен синтез остават много малко: едно или две десетилетия. Имаше причини за такъв оптимизъм: минаха само 10 години от момента на използване на атомната бомба до създаването на реактора, който генерира електричество.

Но задачата да се ограничи ядрен синтез се оказа необичайно сложен. Десетилетия минаваха едно след друго и никога не се получаваше достъп до неограничени енергийни резерви. През това време човечеството, изгаряйки изкопаеми ресурси, замърсява атмосферата с емисии и я прегрява с парникови газове. Бедствията в Чернобил и Фукушима-1 дискредитираха ядрената енергия.

Какво ни попречи да овладеем такъв обещаващ и безопасен процес на синтез, който завинаги би могъл да премахне проблема с осигуряването на човечеството с енергия?

Първоначално беше ясно, че за да се осъществи реакцията, е необходимо водородните ядра да се съберат толкова плътно, че ядрените сили да формират ядрото на нов елемент - хелий с освобождаването на значително количество енергия. Но водородните ядра се отблъскват едно от друго с помощта на електрически сили. Оценка на температурите и наляганията, при които започва контролираната термоядрена реакция, показа, че никой материал не може да устои на такива температури.

По същите причини чистият деутерий, изотопът на водород, беше отхвърлен. Прекарали милиарди долари и десетилетия време, учените най-накрая успяха да запалят термоядрения пламък за много кратко време. Остава да научим как да задържаме плазмата на синтеза за дълго време. Беше необходимо да се премине от компютърното моделиране към изграждането на истински реактор.

На този етап стана ясно, че усилията и ресурсите на отделна държава няма да са достатъчни за изграждането и експлоатацията на пилотни и пилотни централи. В рамките на международното сътрудничество беше решено да се реализира проект на експериментален термоядрен реактор на стойност над 14 милиарда долара.

Но през 1996 г. САЩ прекратяват участието си и съответно финансирането на проекта. Известно време реализацията вървеше за сметка на Канада, Япония и Европа, но така и не стигна до изграждането на реактора.

Вторият проект, също международен, се изпълнява във Франция. Дългосрочното задържане на плазма възниква поради специална форма на магнитното поле - под формата на бутилка. Основата на този метод е положена от съветските физици. първи монтаж от тип "Токамак" трябва да даде повече енергия на продукцията, отколкото се изразходва за запалване и задържане на плазмата.

До 2012 г. инсталацията на реактора трябваше да бъде завършена, но няма информация за успешна работа. Може би икономическият подем от последните години направи корекции в плановете на учените.

Трудности при постигането на контролиран синтез породи много спекулации и фалшиви съобщения за т.нар "Студена" реакция на термоядрен синтез. Въпреки факта, че все още не са намерени физически възможности или закони, много изследователи твърдят, че съществуват. В крайна сметка залозите са твърде големи: от Нобеловите награди за учени до геополитическото господство на държавата, която е овладяла подобна технология и е получила достъп до енергийно изобилие.

Но всяко такова съобщение е преувеличено или откровено невярно. Сериозните учени се отнасят към съществуването на подобна реакция със скептицизъм.

Реалните възможности за овладяване на синтеза и началото на промишлената експлоатация на термоядрени реактори са изтласкани назад към средата на 21 век. До този момент ще бъде възможно да се изберат необходимите материали и да се изработи безопасната му работа. Тъй като такива реактори ще работят с плазма с много ниска плътност, безопасност на синтез ще бъде много по-висока от ядрените централи.

Всяко нарушение в реакционната зона веднага ще „потуши“ термоядрения пламък. Но мерките за безопасност не трябва да се пренебрегват: единичната мощност на реакторите ще бъде толкова голяма, че авария дори в топлоотвеждащите вериги може да доведе както до жертви, така и до замърсяване на околната среда. Остава само малкото: изчакайте 30-40 години и вижте ерата на енергийното изобилие. Ако оцелеем, разбира се.