Как Россия помогает строить крупнейший термоядерный реактор в мире

Популярная механикаHi-Tech

Заветный термояд: новая эра атомной энергетики

Анастасия Шартогашева

Больше полувека ученые пытаются построить на Земле машину, в которой, как в недрах звезд, идет термоядерная реакция. Технология управляемого термоядерного синтеза обещает человечеству практически неисчерпаемый источник чистой энергии. Советские ученые стояли у истоков этой технологии – и сейчас Россия помогает строить крупнейший термоядерный реактор в мире.

Части ядра атома удерживает вместе колоссальная сила. Высвободить ее можно двумя способами. Способ первый – использовать энергию деления больших тяжелых ядер из самого дальнего конца периодической таблицы: урана, плутония. На всех атомных электростанциях Земли источник энергии – это именно распад тяжелых ядер.

Но есть и второй способ высвободить энергию атома: не делить, а, наоборот, соединять ядра. Сливаясь, некоторые из них выделяют даже больше энергии, чем делящиеся ядра урана. Чем легче ядра, тем больше энергии выделится при слиянии (как еще говорят, синтезе), поэтому самый эффективный способ получить энергию ядерного синтеза – заставить сливаться ядра самого легкого элемента – водорода – и его изотопов.

Ручная звезда: сплошные плюсы

Ядерный синтез открыли в 1930-е годы, изучая процессы, происходящие в недрах звезд. Оказалось, что внутри каждого солнца идут реакции ядерного синтеза, а свет и тепло – это его продукты. Как только это стало понятно, ученые задумались о том, чтобы повторить происходящее в недрах Солнца на Земле. По сравнению со всеми известными источниками энергии «ручное Солнце» имеет ряд неоспоримых преимуществ.

Во-первых, топливом для него служит самый обыкновенный водород, запасов которого на Земле хватит на многие тысячи лет. Даже с учетом того, что для реакции нужен не самый распространенный изотоп, дейтерий, стакана воды хватит на то, чтобы неделю снабжать электричеством небольшой городок. Во-вторых, в отличие от горения углеводородов, реакция ядерного синтеза не дает токсичных продуктов – только нейтральный газ гелий.

Как зажечь «искусственное солнце», в общих чертах стало понятно уже в пятидесятые годы прошлого века. По обе стороны океана были выполнены расчеты, которые задали основные параметры управляемой реакции ядерного синтеза. Она должна происходить при огромной температуре в сотни миллионов градусов: в таких условиях электроны отрываются от своих ядер. Поэтому такую реакцию еще называют термоядерным синтезом. Голые ядра, сталкиваясь друг с другом на бешеных скоростях, преодолевают кулоновское отталкивание и сливаются.

90d09813e7ffe88e6a4a243a5b9788c9.jpg
Первый в мире токамак Т-1, Курчатовский институт, Москва. Был введен в эксплуатацию в 1958 году. Фото: Архив ГК "Росатом"

Проблемы и решения

Энтузиазм первых десятилетий разбился о невероятную сложность задачи. Запустить термоядерный синтез оказалось относительно просто – если делать это в форме взрыва. Тихоокеанские атоллы и советские полигоны в Семипалатинске и на Новой Земле испытали на себе всю мощь термоядерной реакции уже в первое послевоенное десятилетие.

Вот только использовать эту мощь, кроме как для разрушения, гораздо сложнее, чем взорвать термоядерный заряд. Чтобы применять термоядерную энергию для получения электричества, реакцию нужно проводить контролируемо – так, чтобы энергия выделялась небольшими порциями.

Как это сделать? Среда, в которой идет термоядерная реакция, называется плазмой. Она похожа на газ, только в отличие от нормального газа состоит из заряженных частиц. А управлять поведением заряженных частиц можно с помощью электрических и магнитных полей.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Секстинг вместо секса Секстинг вместо секса

Не секстинг виноват в том, что исследователи называют кризисом секса

Playboy
Бесчувственное тело. Как жертва сексуального насилия сумела изменить калифорнийское законодательство Бесчувственное тело. Как жертва сексуального насилия сумела изменить калифорнийское законодательство

Книга жертвы насилия «Знай мое имя. Правдивая история», ставшую бестселлером

Forbes
Умные вещи века Умные вещи века

10 переизобретений, без которых ты раньше отлично жил, но теперь – не сможешь

Maxim
Новая угроза: ждет ли человечество массовое вымирание Новая угроза: ждет ли человечество массовое вымирание

Каждые несколько десятков миллионов лет неизвестная сила уничтожает все живое

Популярная механика
Крошка Ро Крошка Ро

Блогер Марьяна Ро выбралась в реальный мир без одежды

Maxim
Путешествие на выходные: Русский Версаль Путешествие на выходные: Русский Версаль

Путешествие в прошлое

Seasons of life
Берут – беги Берут – беги

Теневая экономика России настолько велика, что называть ее теневой даже неловко

Esquire
Чем отличаются методы российских и американских спецслужб Чем отличаются методы российских и американских спецслужб

Что такое провокация и как этот метод используется спецслужбами двух государств

СНОБ
20 вещей, которые могут тебе пригодиться в постели 20 вещей, которые могут тебе пригодиться в постели

Объекты и явления, при помощи которых твой секс будет еще великолепнее

Maxim
Коллекция заблуждений: эволюция не оставила следов Коллекция заблуждений: эволюция не оставила следов

Как дышалось живому существу с «полулегкими»? Или смотрелось «полуглазом»?

Популярная механика
10 примет времени, изменивших наш быт 10 примет времени, изменивших наш быт

Forbes представляет 10 самых ярких примет нашего времени

Forbes
Первая легальная ГМ-пшеница вырастет в Аргентине Первая легальная ГМ-пшеница вырастет в Аргентине

Ученые нашли способ модифицировать пшеницу и делать ее устойчивой к засухе

N+1
Марсианские хроники: почему марсоход NASA «Персеверанс» может совершить революцию в исследовании космоса (даже если не найдет на Марсе жизнь) Марсианские хроники: почему марсоход NASA «Персеверанс» может совершить революцию в исследовании космоса (даже если не найдет на Марсе жизнь)

Планетоход «Персеверанс» — самый продвинутый из всех аппаратов такого рода

Esquire
Максим Лапшин: Как видеонаблюдение помогает и мешает горожанам Максим Лапшин: Как видеонаблюдение помогает и мешает горожанам

Что такое умный город и зачем ему видеокамеры?

СНОБ
Вместо силы Вместо силы

Разбираемся, что такое функциональный тренинг

GQ
Феминизм: реальная поддержка женщин или скрытая игра в пользу мужчин? Феминизм: реальная поддержка женщин или скрытая игра в пользу мужчин?

Психолог комментирует две противоположных точки зрения на феминизм

Psychologies
Общемировая эпидемия стресса. Почему в моменты тревоги мозг не дает нам учиться — и что с этим делать Общемировая эпидемия стресса. Почему в моменты тревоги мозг не дает нам учиться — и что с этим делать

Как помочь своему мозгу настроиться на учебу?

Forbes
5 самых крутых автомобилей из фильмов: часть 2 5 самых крутых автомобилей из фильмов: часть 2

Автомобили, ставшие иконами киноиндустрии и полноправными героями фильмов

Популярная механика
Восемь Audi, которые потрясли мир Восемь Audi, которые потрясли мир

Кто хочет стать властелином колец?

Maxim
Девушка, которая поет Девушка, которая поет

Певица ANIKV прославилась, как и полагается миллениалам, благодаря Instagram

Grazia
Шесть людей, которые не стареют Шесть людей, которые не стареют

Это или Фотошоп, или колдовство

Maxim
«Мы конкурируем с диваном»: директор Политеха Юлия Шахновская о борьбе с врагом любопытства, эзоповом языке и недопустимости очередей «Мы конкурируем с диваном»: директор Политеха Юлия Шахновская о борьбе с врагом любопытства, эзоповом языке и недопустимости очередей

Почему в России конкуренция между культурными институциями во многом иллюзорна?

Forbes
Тимур Сорокин: «Всем кажется, что я бандит» Тимур Сорокин: «Всем кажется, что я бандит»

Блогер Тимур Сорокин рассказал о романах, заработках, хейтерах и лейбле

ЖАРА Magazine
Где и как добывают литий для аккумуляторов Где и как добывают литий для аккумуляторов

Места добычи лития – главного элемента аккумуляторов – поражает белая смерть

GQ
«Мама приходит с работы»: чего хотят женщины после тяжелого дня? «Мама приходит с работы»: чего хотят женщины после тяжелого дня?

Вечер трудного дня: как помочь мамам восстановиться после работы

Psychologies
13 популярных российских художников, которые живут в наше время 13 популярных российских художников, которые живут в наше время

Вы можете не помнить их имена, но их работы видели точно

GQ
10 необычных автомобилей Škoda 10 необычных автомобилей Škoda

10 самых необычных «Шкод» в истории

Популярная механика
Как оставить офис и начать работать на себя: 7 шагов Как оставить офис и начать работать на себя: 7 шагов

Как начать собственное дело и пройти адаптацию к новой роли?

Psychologies
США в 2016 году достигли мирового рекорда по количеству пластиковых отходов США в 2016 году достигли мирового рекорда по количеству пластиковых отходов

В 2016 году в США образовалось 42 миллиона тонн пластикового мусора

N+1
Непереводимость дистанции Непереводимость дистанции

Игорь Гулин о поэзии Луизы Глик

Weekend
Открыть в приложении