Есть ли будущее у реакторов ядерного синтеза

Популярная механикаНаука

Энергия будущего: на что способны реакторы термоядерного синтеза и ждет ли нас эра чистой энергии

Есть ли будущее у реакторов ядерного синтеза? И если да – какие преимущества и риски это сулит человечеству уже в самом ближайшем будущем?

Василий Макаров

В течение почти столетия ученых мучила перспектива получения неиссякаемого источника энергии с помощью ядерного синтеза. К сожалению, создание контролируемой среды, в которой атомные ядра могут непрерывно сливаться под экстремальным давлением и температурой, чтобы производить энергию, крайне сложно. Но «сложно» не значит «невозможно», и сегодня мы поговорим о различных подходов к ядерному синтезу и причинах, по которым одни кажутся более многообещающими, чем другие.

Синтез и деление - это разные процессы производства ядерной энергии. Там, где ядерный синтез направлен на объединение отдельных атомов в более крупные кластеры, ядерное деление основывается на разрыве атома (обычно урана-235) путем поражения его нейтроном. Оба процесса высвобождают огромное количество энергии, хотя синтез при прочих равных дает больше.

Как устроен реактор ядерного синтеза

Энергия, произведенная в результате ядерного деления, улавливается внутри реакторов (таких как реакторы на Фукусиме или, к примеру, в Чернобыле) и используется для нагрева воды до состояния пара, который вращает турбину и вырабатывает электричество. Но в результате этого процесса образуются отходы, которые могут оставаться радиоактивными в течение сотен тысяч лет, что может обернуться катастрофой, если все пойдет наперекосяк.

С другой стороны, термоядерный синтез не приведет к образованию долговременных ядерных отходов, а те, что все-таки будут, всего за 100 лет может быть подвержено полной переработке без вреда для экологии. Также нет опасности расплавления реактора или ядерной аварии, потому что весь процесс основан на высокотемпературных реакциях, которые охлаждаются в течение нескольких секунд при нарушении. А поскольку в этих реакциях используется относительно небольшое количество топлива, нет опасности, что внешне «мирный атом» будет использован для производства ядерного оружия.

В области исследований ядерного синтеза участвуют ученые, решающие всевозможные проблемы, но все они стремятся к одной цели - воссозданию процессов, которые само Солнце использует для производства огромного количества энергии. Колоссальные гравитационные силы удерживают водород из атмосферы Солнца и используют интенсивное тепло и давление для преобразования газа в плазму, в которой ядра сталкиваются с высокой скоростью, образуя гелий и высвобождая энергию.

«Солнечная энергия - это действительно термоядерная энергия, только на расстоянии», - пояснил в интервью порталу New Atlas Мэтью Хоул, эксперт по ядерному синтезу и научный сотрудник Австралийского национального университета. «Вся эта энергия - просто реакции синтеза, исходящие от Солнца, которое суть огромный реактор, который находится от нас на расстоянии восьми световых минут».

Еще один ключевой фактор - это сила тяжести. Гравитационные силы Солнца примерно в 28 раз больше, чем здесь, на Земле, а это означает, что нам пришлось проявить творческий подход к ограничению топлива, чтобы реакции синтеза протекали правильно. Наиболее предпочтительный подход в его нынешнем виде заключается в использовании магнитных полей, которые можно применять для удержания двух тяжелых форм водорода, дейтерия и трития, в устройстве в форме пончика, которое называется токамак.

Будущее токамаков

f6eca0f6fc1bcf4e50443fdb347ab5bc.jpg
Внутри китайского токамака EAST. Фото: IPP

Токамаки являются одним из примеров системы магнитного удержания для ядерного синтеза, и именно они считаются наиболее целесообразными с точки зрения чистой выработки электроэнергии. Эти агрегаты состоят из аккуратного ряда катушек, размещенных вокруг реактора в форме тора, в котором плазма нагревается до миллионов градусов с помощью сильного внутреннего тока. Идея состоит в том, чтобы удерживать плазму на месте достаточно долго, чтобы произошло слияние ядер.

Первые токамаки были разработаны в 1950-х годах, а в 1991 году токамак Joint European Torus (JET) в Великобритании стал первым устройством, обеспечивающим контролируемое высвобождение энергии термоядерного синтеза. Затем он установил рекорд выходной мощности для устройства токамака с мощностью 16 МВт в 1997 году. Несмотря на это выдающееся достижение, для нагрева плазмы все еще требовалось 24 МВт мощности, а это означает, что эксперименты не дотягивали до получения чистой энергии, при которой КПд устройства был бы положительным. Грубо говоря, процесс протекал правильно, но затраты энергии на него превышали полученный результат.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

6 способов, как сделать мужу приятное в интимном плане и разнообразить сексуальную жизнь 6 способов, как сделать мужу приятное в интимном плане и разнообразить сексуальную жизнь

Расскажем, как разнообразить твою с мужем интимную жизнь

Лиза
Kostromin: «Радиостанции не хотят брать мой трек в ротацию» Kostromin: «Радиостанции не хотят брать мой трек в ротацию»

Kostromin — о том, сколько потратил на раскрутку «Моя голова винтом»

ЖАРА Magazine
Как безумный Майк Хьюз отправился за славой и погиб Как безумный Майк Хьюз отправился за славой и погиб

Пустыня Мохаве что-то шептала в темноте, пока Безумный Майк готовился к полету

Популярная механика
7 толстяков, невероятно популярных у женщин 7 толстяков, невероятно популярных у женщин

Ударим мужским бодипозитивом по двойным стандартам и слащавым красавчикам!

Maxim

Романы Заворотнюк тянут на отдельный сериал с изменами, интригами и расставанием

Cosmopolitan
Как изменились Мила Йовович, Брюс Уиллис и другие звезды фильма «Пятый элемент» Как изменились Мила Йовович, Брюс Уиллис и другие звезды фильма «Пятый элемент»

Посмотрите, как сейчас выглядят кинозвезды «Пятого элемента»

Cosmopolitan
«Тупая блондинка»: особенности женского бизнеса в России «Тупая блондинка»: особенности женского бизнеса в России

Особенности женского бизнеса в России и почему из-за них он сложнее, чем мужской

Cosmopolitan
Вера Брежнева ― о дочерях, мягкой силе и собственном бренде косметики Вера Брежнева ― о дочерях, мягкой силе и собственном бренде косметики

Певица и и предпринимательница Вера Брежнева

РБК
Дроны научились синхронно летать в жесткой сцепке Дроны научились синхронно летать в жесткой сцепке

Разработан алгоритм управления несколькими дронами, объединенными в один модуль

N+1
Проблема модерации App Store: разработчик регулярно находит скам-приложения с подпиской, но Apple не удаляет их месяцами Проблема модерации App Store: разработчик регулярно находит скам-приложения с подпиской, но Apple не удаляет их месяцами

App Store далеко не самое безопасное место для установки приложений

VC.RU
На роду написано На роду написано

Какие тайны могут раскрыть генетические анализы

Лиза
Физики измерили волновую функцию экситона Физики измерили волновую функцию экситона

Физики провели визуализацию волновых функций экситонов

N+1
Расшифрован старейший геном современного человека Расшифрован старейший геном современного человека

Череп из пещеры Златый кун принадлежит старейшей известной женщине Европы

N+1
Добрососедская война. Что происходит, когда соседние государства переходят все границы Добрососедская война. Что происходит, когда соседние государства переходят все границы

Что происходило в советско-финской войне

Maxim
Враги народа. Зачем России нужен список недружественных стран Враги народа. Зачем России нужен список недружественных стран

Но как объяснить смысл списка гражданам «врагов народа» — своим и чужим?

СНОБ
Холокост с хеппи-эндом Холокост с хеппи-эндом

«Уроки фарси» — несмешная комедии о концлагере

Weekend
«Вынь руки из-под одеяла!»: когда родители вторгаются в интимную жизнь детей «Вынь руки из-под одеяла!»: когда родители вторгаются в интимную жизнь детей

Почему не нужно контролировать сексуальное развитие детей с помощью запретов

Psychologies
Кризис монархии: почему принц Чарльз может не стать королем Кризис монархии: почему принц Чарльз может не стать королем

Возможно, принц Чарльз на трон так и не взойдет. Почему?

Cosmopolitan
Больше жертв — больше героизма? Больше жертв — больше героизма?

После Второй мировой СССР официально был признан одной из пяти великих держав

Дилетант
«Мир хочет, чтобы вы были обычными»: Безос в последний раз обратился к акционерам во главе Amazon «Мир хочет, чтобы вы были обычными»: Безос в последний раз обратился к акционерам во главе Amazon

Джефф Безос назвал правило успеха в жизни и бизнесе в последнем письме

Forbes
«Мы все видим». Инспекторы ГИБДД — о том, кого и почему останавливают «Мы все видим». Инспекторы ГИБДД — о том, кого и почему останавливают

Полицейские рассказали, как выбирают места дежурств и где прячутся по ночам

РБК
Жидкая вода на Марсе могла существовать благодаря ледяным облакам Жидкая вода на Марсе могла существовать благодаря ледяным облакам

Огромные облака могли создавать на Марсе парниковый эффект

Популярная механика
Игровое кино: какие технологии помогли Бекмамбетову снять блокбастер Игровое кино: какие технологии помогли Бекмамбетову снять блокбастер

Тимур Бекбамбетов — о технологиях, использованных на съемках фильма «Девятаев»

Популярная механика
Не только «Золушка»: главная сказочница советского кино Надежда Кошеверова Не только «Золушка»: главная сказочница советского кино Надежда Кошеверова

История главной советской киносказочницы Надежды Кошеверовой

Cosmopolitan
За образованием гамет растений понаблюдали в реальном времени За образованием гамет растений понаблюдали в реальном времени

Ученые увидели под микроскопом, как в цветках формируются женские половые клетки

N+1
Начать сначала Начать сначала

Работа с роскошными и статусными материалами и люксовыми брендами

SALON-Interior
Как выглядели до свадьбы принцесса Диана, Кейт Миддлтон, Меган Маркл и другие Как выглядели до свадьбы принцесса Диана, Кейт Миддлтон, Меган Маркл и другие

Как выглядели до брака Меган Маркл, принцесса Диана, Елизавета II и другие

Cosmopolitan
«Нужно жестко наказывать». Со скруткой пробега в России хотят покончить «Нужно жестко наказывать». Со скруткой пробега в России хотят покончить

Автодилеры призвали повысить штрафы за скручивание пробега

РБК
Самые нелепые конфузы звезд со статуэтками «Оскар»: Михалков, ДиКаприо и другие Самые нелепые конфузы звезд со статуэтками «Оскар»: Михалков, ДиКаприо и другие

Знаменитости, которые умудрились потерять свой долгожданный «Оскар»

Cosmopolitan
«Я руководила мужским коллективом в Арабских Эмиратах» «Я руководила мужским коллективом в Арабских Эмиратах»

Какие стереотипы о жизни в Эмиратах не соответствуют реальному положению дел

Psychologies
Открыть в приложении