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

Голубой цвет елям придают нанотрубки Голубой цвет елям придают нанотрубки

Почему некоторые ели имеют голубой цвет иголок?

Популярная механика
10 приемов в макияже, которые раздражают мужчин 10 приемов в макияже, которые раздражают мужчин

Какие приемы мейкапа раздражаю парней больше всего

Cosmopolitan
Как часто нужно менять термопасту на процессоре? Как часто нужно менять термопасту на процессоре?

Нужно ли профилактически менять термопасту на процессоре?

CHIP
Насколько точна метрика подсчета калорий в фитнес-гаджетах? Ответ эксперта Насколько точна метрика подсчета калорий в фитнес-гаджетах? Ответ эксперта

Стоит ли верить фитнес-трекерам?

Playboy
В каких странах любят русских мужчин, а где недолюбливают: большой рейтинг приятия В каких странах любят русских мужчин, а где недолюбливают: большой рейтинг приятия

Не стоит думать, что везде нас боятся и презирают

Playboy
Когда не дрался, не падал и не ушибался: почему появляются на теле синяки без причин Когда не дрался, не падал и не ушибался: почему появляются на теле синяки без причин

Основные причины, вызывающие появление синяков

Playboy
8 черт «тихих победителей» 8 черт «тихих победителей»

«Тихие победители» не кричат о своих достижениях на каждом углу

Psychologies
Что не так с книгой об американских издателях Бродского и Булгакова Что не так с книгой об американских издателях Бродского и Булгакова

Почему основатели «Ардиса» Карл и Эллендея Профферы заслуживают большего

РБК
Инстаграм счастливой женщины Инстаграм счастливой женщины

Актриса Маша Горбань ждет второго ребенка

OK!
Новый ISUZU D-Max и его железные аргументы Новый ISUZU D-Max и его железные аргументы

Новый ISUZU D-Max – новое поколение пикапов

4x4 Club
Юпитер использовали как детектор темной материи Юпитер использовали как детектор темной материи

Физики изучили излучение Юпитера в поисках следов аннигиляции темной материи

N+1
Бедность не порог: как культурная революция в Перми создала русское бедное искусство Бедность не порог: как культурная революция в Перми создала русское бедное искусство

Как история о бедном искусстве стала глобальным трендом российского совриска

Forbes
«От дураков отбойник не спасет». Почему ограждения ставят не везде «От дураков отбойник не спасет». Почему ограждения ставят не везде

В чем перспектива установки разделительных ограждений?

РБК
Как в России снимают документальные фильмы про спорт Как в России снимают документальные фильмы про спорт

Интервью с Нобелем Арустамяном, автором идеи сериала «Ростов-на-кону»

GQ
15 мыслей Тимура Бекмамбетова 15 мыслей Тимура Бекмамбетова

Тимур Бекмамбетов о будущем кино и морали искусственного интеллекта

GQ
«Я родила!»: звездные россиянки, победившие бесплодие «Я родила!»: звездные россиянки, победившие бесплодие

Виктория Исакова, Наталья Подольская и другие артистки, победившие бесплодие

Cosmopolitan
Дом вашей мечты Дом вашей мечты

Дизайнеры интерьеров отвечают на самые актуальные вопросы о доме и ремонте

Домашний Очаг
До свидания, мальчики: Тимати, Мистер Малой — выросшие кумиры тинейджеров До свидания, мальчики: Тимати, Мистер Малой — выросшие кумиры тинейджеров

Эти парни стартовали рано: многие "словили" свою звезду еще до окончания школы

Cosmopolitan
7 фильмов, где актеры снялись против своей воли 7 фильмов, где актеры снялись против своей воли

Фильмы, где актеры снялись против своей воли. И что из этого вышло

Maxim
Что за поворотом? Что за поворотом?

Глава из книги «Идеальный шторм. Как пережить психологический кризис».

Домашний Очаг
«Спалились»: звезды, которых подвело корректирующее белье «Спалились»: звезды, которых подвело корректирующее белье

Кто из знаменитостей носит утягивающее белье

Cosmopolitan
Не надо стесняться: российские звезды с большим размером ноги Не надо стесняться: российские звезды с большим размером ноги

Если у тебя большой размер ноги, бери пример с этих успешных красоток

Cosmopolitan
Интересные и пошлые вопросы для игры «Я никогда не...» (очень много идей) Интересные и пошлые вопросы для игры «Я никогда не...» (очень много идей)

Самые сочные вопросы для бомбезной вечеринки!

Playboy
Остаться без дела: что делать менеджеру, если к нему пришли силовики Остаться без дела: что делать менеджеру, если к нему пришли силовики

Как вести себя при общении с представителями правоохранительных структур

Forbes
Холодный синтез: самое известное физическое мошенничество Холодный синтез: самое известное физическое мошенничество

Так начался один из самых громких научных скандалов XX века

Популярная механика
Не хочется, но надо! Не хочется, но надо!

Как взять волю в кулак и заставить себя пойти на «подвиги»

Лиза
Тонкий намек Тонкий намек

Как ухаживать за тонкими волосами

Лиза
Машина на вине и клуб фокусников: всё, чего ты не знаешь о принце Чарльзе Машина на вине и клуб фокусников: всё, чего ты не знаешь о принце Чарльзе

За свою долгую жизнь принц Чарльз успел поучаствовать во многих авантюрах

Cosmopolitan
Что делать, если не помогает психотерапия? Записаться на бокс Что делать, если не помогает психотерапия? Записаться на бокс

Ничего не хочется? Нужно записаться на бокс

GQ
Манёвры на границе Манёвры на границе

Ограничения позволяют ребёнку расти свободным и самодостаточным

Здоровье
Открыть в приложении