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

Сколько можно спать? Сколько можно спать?

Еще несколько сотен лет назад европейцы спали дважды за сутки

Популярная механика
Там, где память становится врагом: фрагмент антиутопии Ёко Огавы Там, где память становится врагом: фрагмент антиутопии Ёко Огавы

Отрывок из психологического триллера Ёко Огавы о ценности детальности

Esquire
Пришел Кутузов бить французов: 7 мифов о легендарном генерал-фельдмаршале Пришел Кутузов бить французов: 7 мифов о легендарном генерал-фельдмаршале

Масон, заговорщик, бездарный полководец, «выезжавший» за счет чужих достижений?

Вокруг света
Как правильно мыть голову: 12 советов от врача Как правильно мыть голову: 12 советов от врача

Правильный алгоритм мытья волос

Cosmopolitan
Берут – беги Берут – беги

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

Esquire
Звукотерапия большого города Звукотерапия большого города

Откуда берется на улицах нездешняя музыка?

Огонёк
Будущее пятого поколения Будущее пятого поколения

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

Популярная механика
Железные леди. Как IT-компании и интернет-технологии становятся социальным лифтом для женщин Железные леди. Как IT-компании и интернет-технологии становятся социальным лифтом для женщин

Forbes Woman поговорил с женщинами, сделавшими карьеру в IT

Forbes
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
Новые правила старого бизнеса Новые правила старого бизнеса

Сегодня правила игры меняются в каждой сфере

GQ
10 примет времени, изменивших наш быт 10 примет времени, изменивших наш быт

Forbes представляет 10 самых ярких примет нашего времени

Forbes
Как выбрать профессию, если тебя ничего не интересует: 3 главных нюанса Как выбрать профессию, если тебя ничего не интересует: 3 главных нюанса

Где-то работать все-таки надо

Playboy
«Жить больше ста лет человеку скучно» «Жить больше ста лет человеку скучно»

Профессор Сколтеха о горизонтах и чудесах биофизики

Огонёк
9 психологических трюков, чтобы ввести женщину в заблуждение 9 психологических трюков, чтобы ввести женщину в заблуждение

Если не обмануть женщину ради отношений, это сделает кто-то другой

Maxim
Что говорят о нас отношения с деньгами Что говорят о нас отношения с деньгами

По тому, как человек относится к деньгам, можно определить его образ мышления

Psychologies
Правила жизни Кэрри Фишер Правила жизни Кэрри Фишер

Правила жизни актрисы Кэрри Фишер

Esquire
21 факт о новом электромобиле GMC Hummer EV 21 факт о новом электромобиле GMC Hummer EV

Возрождение бренда Hummer — возможно, главная автомобильная новость 2020 года

Популярная механика
Я причиню тебе счастье! Я причиню тебе счастье!

Порой насилие скрывается под разными масками – например, искренней заботы

Лиза
Вода и потеря веса: сколько нужно ее пить, чтобы похудеть Вода и потеря веса: сколько нужно ее пить, чтобы похудеть

Все, что нужно знать о влиянии Н2О на процесс избавления от лишних кило

Playboy
Один в один Один в один

Ты будешь сильно удивлена, когда узнаешь, где именно были сделаны эти снимки

Лиза
Сама себе косметолог Сама себе косметолог

Домашние аналоги популярных салонных процедур для омоложения и выравнивания кожи

Лиза
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
Химерный белок улучшил регенерацию трансгенной пшеницы Химерный белок улучшил регенерацию трансгенной пшеницы

Теперь готовые растения можно получить в полтора раза быстрее

N+1
5 признаков того, что у вас началась депрессия 5 признаков того, что у вас началась депрессия

Учимся отслеживать свое состояние и отличать сниженное настроение от депрессии

Популярная механика
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
Скраб, махровое полотенце и еще 8 ошибок в уходе, которые «убьют» твою кожу Скраб, махровое полотенце и еще 8 ошибок в уходе, которые «убьют» твою кожу

Давай спасать твою кожу вместе!

Cosmopolitan
Вера в свою уникальность — лишь приятный самообман? Вера в свою уникальность — лишь приятный самообман?

Нам приятно думать, что мы уникальны, но так ли это на самом деле?

Psychologies
Цифровой детокс: как избавиться от зависимости от смартфона Цифровой детокс: как избавиться от зависимости от смартфона

Как отдыхать от смартфонов и других гаджетов, не отрываясь от социальной жизни

CHIP
7 лучших фильмов на Хеллоуин 7 лучших фильмов на Хеллоуин

Если вам надоели все самые страшные хорроры, посмотрите эти фильмы

GQ
Протоклетки сохранили химический состав при выпаривании Протоклетки сохранили химический состав при выпаривании

Коацерватные капли оказались устойчивы к чередование сухих и влажных условий

N+1
Открыть в приложении