Energia termojądrowa: stan i perspektywy

W artykule omówiono powody, dla których do tej pory kontrolowana synteza termojądrowa nie znalazła zastosowania przemysłowego.

Kiedy w latach pięćdziesiątych ubiegłego wieku potężne wybuchy wstrząsnęły Ziemią bomby termojądrowewydawało się, że przed spokojnym użyciem energia syntezy jądrowej tylko trochę: jedna lub dwie dekady. Były powody takiego optymizmu: minęło zaledwie 10 lat od momentu użycia bomby atomowej do momentu powstania reaktora wytwarzającego energię elektryczną.

Ale zadanie ograniczenia fuzja okazało się niezwykle złożone. Dziesiątki lat mijały jedna po drugiej i nigdy nie uzyskano dostępu do nieograniczonych rezerw energii. W tym czasie ludzkość, spalając surowce kopalne, zanieczyściła atmosferę emisjami i przegrzała ją gazami cieplarnianymi. Katastrofy w Czarnobylu i Fukushima-1 zdyskredytowały energię jądrową.

Co uniemożliwiło nam opanowanie tak obiecującego i bezpiecznego procesu syntezy jądrowej, który mógłby na zawsze usunąć problem dostarczania ludzkości energii?

Początkowo było jasne, że do zajścia reakcji konieczne było tak ścisłe połączenie jąder wodoru, aby siły jądrowe mogły utworzyć jądro nowego pierwiastka - helu z uwolnieniem znacznej ilości energii. Ale jądra wodoru są odpychane od siebie przez siły elektryczne. Ocena temperatur i ciśnień, przy których rozpoczyna się kontrolowana reakcja termojądrowa, wykazała, że ​​żaden materiał nie jest w stanie wytrzymać takich temperatur.

Z tych samych powodów czysty deuter, izotop wodoru, został odrzucony. Po spędzeniu miliardów dolarów i dziesięcioleci naukowcy w końcu byli w stanie zapalić płomień termojądrowy na bardzo krótki czas. Pozostaje nauczyć się utrzymywać plazmę syntezy jądrowej przez długi czas. Konieczne było przejście od modelowania komputerowego do budowy prawdziwego reaktora.

Na tym etapie stało się jasne, że wysiłki i zasoby odrębnego państwa nie będą wystarczające do budowy i eksploatacji pilotażowych i pilotażowych instalacji. W ramach współpracy międzynarodowej postanowiono wdrożyć projekt eksperymentalnego reaktora termojądrowego o wartości ponad 14 miliardów dolarów.

Ale w 1996 r. Stany Zjednoczone zaprzestały uczestnictwa, a tym samym finansowania projektu. Przez pewien czas wdrożenie odbywało się kosztem Kanady, Japonii i Europy, ale nigdy nie przyszło do budowy reaktora.

Drugi projekt, również międzynarodowy, jest wdrażany we Francji. Długotrwałe zamknięcie plazmy występuje ze względu na specjalną formę pola magnetycznego - w postaci butelki. Podstawę tej metody położyli sowieccy fizycy. Po pierwsze instalacja typu „Tokamak” powinien dawać więcej energii do wyjścia, niż jest przeznaczone na zapalenie i utrzymanie plazmy.

Do 2012 r. Instalacja reaktora powinna była zostać zakończona, ale nie ma informacji o udanej eksploatacji. Być może przewrót gospodarczy ostatnich lat dostosował plany naukowców.

Trudności w uzyskaniu kontrolowanej fuzji zrodziło wiele spekulacji i fałszywych raportów na temat tzw „Zimna” reakcja termojądrowa. Pomimo faktu, że nie znaleziono jeszcze fizycznych możliwości ani praw, wielu badaczy twierdzi, że istnieje. W końcu stawka jest zbyt wysoka: od nagród Nobla dla naukowców po geopolityczną dominację państwa, które opanowało taką technologię i uzyskało dostęp do obfitości energii.

Ale każda taka wiadomość jest przesadzona lub szczerze fałszywa. Poważni naukowcy odnoszą się do istnienia podobnej reakcji ze sceptycyzmem.

Rzeczywiste możliwości opanowania syntezy i rozpoczęcia przemysłowej eksploatacji reaktorów termojądrowych zostały przesunięte z powrotem do połowy XXI wieku. Do tego czasu będzie można wybrać niezbędne materiały i opracować jego bezpieczną obsługę. Ponieważ takie reaktory będą działać z plazmą o bardzo niskiej gęstości, bezpieczeństwo energii syntezy jądrowej będą znacznie wyższe niż elektrownie jądrowe.

Każde naruszenie w strefie reakcji natychmiast „ugasi” płomień termojądrowy. Nie należy jednak zapominać o środkach bezpieczeństwa: pojemność jednostkowa reaktorów będzie tak duża, że ​​wypadek nawet w obwodach ekstrakcji ciepła może prowadzić zarówno do ofiar, jak i do zanieczyszczenia środowiska. Pozostaje tylko małe: poczekaj 30-40 lat i zobacz erę obfitości energii. Oczywiście, jeśli przeżyjemy.