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

Пожиратели бюджетов Пожиратели бюджетов

Почему иногда строить дороги не нужно

Forbes
На Всемирном экономическом форуме назвали 6 навыков, которые стоит развивать, чтобы вас не заменил ИИ На Всемирном экономическом форуме назвали 6 навыков, которые стоит развивать, чтобы вас не заменил ИИ

Эти 6 навыков не сможет воспроизвести ИИ

Inc.
Будущее пятого поколения Будущее пятого поколения

Время 4G на исходе. 5G серьезно изменит нашу жизнь

Популярная механика
10 животных, способных на чудовищную жестокость 10 животных, способных на чудовищную жестокость

Некоторым животным свойственно проявлять жестокость по отношению к себе подобным

Популярная механика
Сокровища Урарту Сокровища Урарту

Четыре сокровища древнего Урарту

Вокруг света
Мегафауна: 10 невероятных созданий доисторической Австралии Мегафауна: 10 невероятных созданий доисторической Австралии

Огромный предок вомбата, гигантская черепаха, сумчатый лев и не только

Популярная механика
Берут – беги Берут – беги

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

Esquire
На однопиксельной Земле не удалось обнаружить деревья На однопиксельной Земле не удалось обнаружить деревья

Надежные признаки многоклеточной жизни видены только на масштабе регионов

N+1
10 примет времени, изменивших наш быт 10 примет времени, изменивших наш быт

Forbes представляет 10 самых ярких примет нашего времени

Forbes
Что произойдет, если все в мире станут веганами Что произойдет, если все в мире станут веганами

Что бы произошло, если бы все на Земле отказались от мяса и животных продуктов?

Популярная механика
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
Отрывок из книги Сергея Шойгу «Про вчера» Отрывок из книги Сергея Шойгу «Про вчера»

Отрывок из книги министра обороны, посвященный строительству завода

СНОБ
Дюжина шампуров в спину сельдерея Дюжина шампуров в спину сельдерея

Профессор генетической эпидемиологии разоблачил 12 мифов о здоровом питании

Maxim
«Не мужское дело»: как влияют на нас стереотипы о мужественности? «Не мужское дело»: как влияют на нас стереотипы о мужественности?

Как стереотипы о мужественности мешают людям быть счастливыми

Psychologies
Верховный алгоритм Верховный алгоритм

Как машинное обучение изменит наш мир

kiozk originals
12 неожиданных деталей, которые все пропустили в «Крепком орешке» 12 неожиданных деталей, которые все пропустили в «Крепком орешке»

Может ли Брюс Уиллис стать еще круче? Как оказалось, да!

Maxim
Создан новый детектор для наблюдения за солнцeм Создан новый детектор для наблюдения за солнцeм

Ученые из МФТИ разработали прототип нового детектора солнечных частиц

Популярная механика
Вес американских младенцев связали с репродуктивными правами матерей Вес американских младенцев связали с репродуктивными правами матерей

Как влияют ограничения репродуктивных прав

N+1
Вегетарианство и спорт: 10 чемпионок, которые отказались от мяса Вегетарианство и спорт: 10 чемпионок, которые отказались от мяса

Эти женщины добились невероятных успехов, выбрав вегетарианство

РБК
Найдены следы галактики, поглощенной Млечным Путем Найдены следы галактики, поглощенной Млечным Путем

Как крупные галактики пожирают карликовых сородичей?

Популярная механика
Агент-провокатор Агент-провокатор

Почему все, что делает Morgenshtern, — это не просто рэп, а целое явление

Glamour
Как работа в опенспейсе меняет чиновников Как работа в опенспейсе меняет чиновников

Чиновникам категорически не рекомендуется работать в кабинетах

СНОБ
Смотреть нельзя развидеть: как определить норму в жизни и кино Смотреть нельзя развидеть: как определить норму в жизни и кино

Как мы стали слишком чувствительными и почему искусство не должно это терпеть

РБК
Светлана Чупшева: «Создателем трендов может быть любой человек» Светлана Чупшева: «Создателем трендов может быть любой человек»

Светлана Чупшева возглавляет Агентство стратегических инициатив с 2017 года

РБК
10 теорий об эволюции человека 10 теорий об эволюции человека

Самые неожиданные теории человеческой эволюции

Популярная механика
Пять «ЗА» за закаливание Пять «ЗА» за закаливание

Закаливание – это возможность использовать ресурсы собственного организма

Здоровье
В режиме ожидания В режиме ожидания

Какие исследования по ОМС положены беременным женщинам и что еще важно знать?

Лиза
Брать и давать Брать и давать

Как правильно говорить с мужчиной о деньгах и подарках

Лиза
«Пластические операции меняют меня к лучшему» «Пластические операции меняют меня к лучшему»

Как эксперты комментируют желание изменять себя хирургическими способами?

Psychologies
Логическая головоломка недели: как угадывать ящик с призом Логическая головоломка недели: как угадывать ящик с призом

Использование теории вероятности для решения задачи на логику

Maxim
Открыть в приложении