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

Диван желаний Диван желаний

Татьяна Бабенкова из сериала и фильма «Полицейский с Рублевки»

Maxim
Место сбора хороших людей. Как креативные кластеры работают с благотворительностью Место сбора хороших людей. Как креативные кластеры работают с благотворительностью

В модных красивых пространствах можно делать мир лучше

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
Как начать стримить на Twitch: пошаговая инструкция Как начать стримить на Twitch: пошаговая инструкция

Почему бы не попробовать запустить трансляцию своего геймплея?

CHIP
Берут – беги Берут – беги

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

Esquire
Pecsi вместо Pepsi и «ананас» вместо Diablo: как бренды меняют названия, чтобы обойти ограничения за границей Pecsi вместо Pepsi и «ананас» вместо Diablo: как бренды меняют названия, чтобы обойти ограничения за границей

Компании, которые изменяют свою торговую марку для местных жителей

VC.RU
100 самых сексуальных женщин страны: 100-53 100 самых сексуальных женщин страны: 100-53

Итоговый рейтинг «100 самых сексуальных женщин страны – 2019»

Maxim
Идем по следу Идем по следу

Истории девушек, которые смогли принять свои шрамы

Vogue
Иммунитет от хамства: как реагировать на грубость Иммунитет от хамства: как реагировать на грубость

Как защититься от хамства, не опускаясь до него?

Psychologies
Делай, как Гвинет Пэлтроу Делай, как Гвинет Пэлтроу

Секрет стройности актрисы — комплекс упражнений

Худеем правильно
10 примет времени, изменивших наш быт 10 примет времени, изменивших наш быт

Forbes представляет 10 самых ярких примет нашего времени

Forbes
Дустом их: что, если бы тараканов не было Дустом их: что, если бы тараканов не было

Мы зависим от тараканов

Популярная механика
Соискатели назвали 6 привычек работодателей, которые раздражают их больше всего Соискатели назвали 6 привычек работодателей, которые раздражают их больше всего

Все это действительно бесит при устройстве на работу

Playboy
«Как квакеры спасали Россию» «Как квакеры спасали Россию»

Работа квакерской миссии, заставшей революцию 1917 года в Бузулукском уезде

N+1
Приманка для молодых талантов. Первый тест-драйв родстера «Крым» Приманка для молодых талантов. Первый тест-драйв родстера «Крым»

Публика уже не верит в очередной автомобильный стартап из России

РБК
Как Вайнона Райдер одевалась в начале девяностых — и почему это отличный пример гендерно-нейтральной моды Как Вайнона Райдер одевалась в начале девяностых — и почему это отличный пример гендерно-нейтральной моды

Вайнону Райдер можно было смело называть иконой унисекс-моды в начале девяностых

Esquire
Раки, не лгите, Скорпионы, верьте интуиции: гороскоп на 5–11 октября Раки, не лгите, Скорпионы, верьте интуиции: гороскоп на 5–11 октября

Астрологический прогноз для всех знаков Зодиака на 5-11 октября

Cosmopolitan
Матти Фридман: Безродные шпионы Матти Фридман: Безродные шпионы

Отрывок из книги Матти Фридмана о создании разведывательной службы Израиля

СНОБ
5 самых важных искусственных интеллектов в 2020 году 5 самых важных искусственных интеллектов в 2020 году

Современные ИИ начинают выполнять задачи, которые человеку не под силу

Maxim
Как избавиться от нарциссизма: 7 советов психологов Как избавиться от нарциссизма: 7 советов психологов

Основные признаки нарциссического поведения и тактика его преодоления

Playboy
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
Бьюти-лайфхаки Бьюти-лайфхаки

Что нужно знать, чтобы всегда оставаться красивой

Худеем правильно
Анна Меликова: Инверсия, или Ор-Диких-Фей Анна Меликова: Инверсия, или Ор-Диких-Фей

Фрагмент текста Анны Меликовой про обсессию и любовь

СНОБ
За 3 месяца до беременности За 3 месяца до беременности

Как правильно подготовиться к зачатию ребенка и беременности

9 месяцев
Отрывок из книги Анатолия Рясова «В молчании» Отрывок из книги Анатолия Рясова «В молчании»

Фрагмент книги Анатолия Рясова «В молчании» (издательство ArsisBooks)

СНОБ
«Сердце из стекла» — автобиография легендарной солистки группы Blondie Дебби Харри. Публикуем ее фрагмент «Сердце из стекла» — автобиография легендарной солистки группы Blondie Дебби Харри. Публикуем ее фрагмент

Отрывок из автобиографии Дебби Харри, в котором она узнает о смерти Уорхола

Esquire
Великолепная семерка: самые полезные маски для волос по версии Cosmo Великолепная семерка: самые полезные маски для волос по версии Cosmo

Разбираемся, зачем нужны маски для волос, как их выбирать и использовать

Cosmopolitan
Протоклетки сохранили химический состав при выпаривании Протоклетки сохранили химический состав при выпаривании

Коацерватные капли оказались устойчивы к чередование сухих и влажных условий

N+1
Почему дети лгут Почему дети лгут

Как быть родителям, которые узнали, что ребенок скрыл от них правду?

Psychologies
Кремнию определили нанобудущее Кремнию определили нанобудущее

В России разработан эффективный метод переработки кремниевых пластин

Эксперт
Открыть в приложении