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

Криптовалюты. Поколение второе Криптовалюты. Поколение второе

От «цифрового золота» к полноценным деньгам

Популярная механика
Как начать играть в ретроигры и где их найти Как начать играть в ретроигры и где их найти

Освоить золотую коллекцию игр сложнее, чем кажется.

Maxim
11 способов становиться немного умнее каждый день 11 способов становиться немного умнее каждый день

Интеллект, как и тело, требует правильного питания и регулярных тренировок

Psychologies
Отрывок из книги Насти Травкиной «Homo Mutabilis» Отрывок из книги Насти Травкиной «Homo Mutabilis»

Как работает наш мозг и есть ли способ побороть вредные привычки?

СНОБ
Самый знаменитый монгол Самый знаменитый монгол

Чингисхан по праву входит в пантеон величайших завоевателей

Дилетант
Не только Станиславский: что сейчас происходит в современном театре и как воспринимают теперь Чехова Не только Станиславский: что сейчас происходит в современном театре и как воспринимают теперь Чехова

Отрывок из книги Петера Сонди «Теория современной драмы»

Esquire
Берут – беги Берут – беги

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

Esquire
Я рассказала ребенку правду Я рассказала ребенку правду

Истории трех женщин, которые не побоялись поведать детям правду о себе и семье

Psychologies
10 примет времени, изменивших наш быт 10 примет времени, изменивших наш быт

Forbes представляет 10 самых ярких примет нашего времени

Forbes
Бизнесмены назвали 6 ошибок, которые никогда не совершают успешные люди Бизнесмены назвали 6 ошибок, которые никогда не совершают успешные люди

Учась на чужих провалах, можно добиться по-настоящему больших успехов

Playboy
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
8 волнующих фактов о канкане 8 волнующих фактов о канкане

Пляши — сегодня день рожденья у канкана!

Maxim
Как приучить себя к чистоте, если ты ненавидишь уборку: полезные лайфхаки Как приучить себя к чистоте, если ты ненавидишь уборку: полезные лайфхаки

В доме всегда должно быть чисто

Playboy
Лица необщих выражений Лица необщих выражений

Сарра Лебедева — большой советский скульптор странной судьбы

Weekend
Большая ракета Илона Маска Большая ракета Илона Маска

Сверхтяжелая ракета Big Falcon Rocket готовится вытеснить все прошлые разработки

Популярная механика
10 фактов о Хоакине Фениксе (плюс редкие фотографии) 10 фактов о Хоакине Фениксе (плюс редкие фотографии)

Возможно, Хоакин Феникс — величайший киноактер современной Америки

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
«Положительные эмоции клиента — самое ценное в премиальном сегменте» «Положительные эмоции клиента — самое ценное в премиальном сегменте»

Какие банковские продукты и решения предпочитают премиальные клиенты банков?

РБК
Скримеры, edutainment и секс в бункере: как делают квесты в России Скримеры, edutainment и секс в бункере: как делают квесты в России

Как «Клаустрофобия» погружает человека в другую реальность?

СНОБ
«А затем вдруг меня что-то схватило»: отрывок из нового триллера Ю Несбё «А затем вдруг меня что-то схватило»: отрывок из нового триллера Ю Несбё

Отрывок из нового романа Ю Несбё — «Королевство»

Forbes
Вязкая жидкость потекла по гидрофобным капиллярам быстрее текучей Вязкая жидкость потекла по гидрофобным капиллярам быстрее текучей

Сила тяжести влияет на текучесть жидкости в супергидрофобном капилляре

N+1
Типток Типток

Зачем делить людей на типы, если вы не хостес ресторана «Большой»

Tatler
«Я поняла и простила мать, но перестала с ней общаться» «Я поняла и простила мать, но перестала с ней общаться»

Нужно ли стремиться к сохранению связи с самым близким по рождению человеком?

Psychologies
Мнения держите при себе: что означают предлагаемые поправки в закон о Конституционном суде Мнения держите при себе: что означают предлагаемые поправки в закон о Конституционном суде

Что может привести к дальнейшей деградации судебной системы РФ

Forbes
Маркетплейс для дизайнера одежды Маркетплейс для дизайнера одежды

Платформа, с помощью которой швейные компании смогут подобрать производство

Эксперт
Почему зубы не считаются костью Почему зубы не считаются костью

Почему зубы точно не кости, а кости точно не зубы

Популярная механика
«Тревожные люди» Фредерика Бакмана: жизнеутверждающий роман о людях и их драмах. Публикуем его фрагмент «Тревожные люди» Фредерика Бакмана: жизнеутверждающий роман о людях и их драмах. Публикуем его фрагмент

Отрывок из книги Фредерика Бакмана о проблемах современного общества

Esquire
Высыпаемся: правила сна для мам Высыпаемся: правила сна для мам

Ничего лучше для восстановления сил, чем сон, пока не придумали!

Seasons of life
Трансплантация кала улучшила состав кишечного микробиома детей после кесарева сечения Трансплантация кала улучшила состав кишечного микробиома детей после кесарева сечения

Он стал похож на кишечный микробиом детей, рожденных естественным путем

N+1
Развиваем речевые навыки ребенка: советы логопеда Развиваем речевые навыки ребенка: советы логопеда

Хотите, чтобы ваш ребенок грамотно писал и умел понятно выражать свои мысли?

Psychologies
Открыть в приложении