Полiт.ua Государственная сеть Государственные люди Войти
4 декабря 2016, воскресенье, 02:58
Facebook Twitter LiveJournal VK.com RSS

НОВОСТИ

СТАТЬИ

АВТОРЫ

ЛЕКЦИИ

PRO SCIENCE

ТЕАТР

РЕГИОНЫ

24 октября 2012, 14:55

Пришло ли время термоядерной энергетики?

Вакуумная камера реактора ITER
Вакуумная камера реактора ITER

Прыжок в будущее

Крупнейший в настоящее время термоядерный реактор ITER* вступил в фазу активного строительства в г. Кадараш на Лазурном берегу Франции. Усилиями нескольких стран реактор должен быть запущен к 2020 году, а к 2027-му - продемонстрировать полноценную термоядерную реакцию на дейтерий-тритиевой смеси.

Данная установка относится к замкнутым магнитным ловушкам типа токамак (ТОроидальная КАмера с МАгнитной Катушкой), одному из самых перспективных вариантов магнитного удержания плазмы. Удержание бывает также гравитационным (звезды) и инерционным (лазерная плазма).

В настоящее время для крупной энергетики альтернатив не так много. По-настоящему альтернативную энергетику рассматривать не будем, т.к. на полную смену традиционной она не претендует по целому ряду причин; у такой энергетики есть вполне определенная ниша, которую она со временем успешно и займет (и при современном уровне ее финансирования - весьма скоро).

Ядерная энергетика также имеет свои преимущества и недостатки. В первую очередь, речь о безопасности - как экологической, так и связанной с вопросом нераспространения ядерного оружия, во-вторую - о запасах топлива. Топливом АЭС служит редкоземельный уран, обогащенный по еще более редкому своему изотопу. Реакция деления, происходящая в традиционном ядерном реакторе, имеет положительный энергетический выход за счет разницы масс исходного тяжелого продукта – урана - и осколков деления. Осколки деления, в свою очередь, представляют собой смесь разных элементов и их изотопов, с разной активностью и периодом полураспада. Проще говоря, процесс носит разрушительный характер, да и последствия его будут долго аукаться в виде долгоживущих и высокоактивных отходов. Долго делить не получится по определению.

 

Схема реактора ITER в разрезе
Фото: iter.org

В термоядерном реакторе энергия получается за счет синтеза. Из легчайших в природе атомов водорода получаем чуть более тяжелый гелий, масса которого при этом меньше массы исходных продуктов. Разница – наш энергетический выход, в соответствии с  е=мс2, уносимый, как и в случае традиционной атомной реакции деления, нейтронами.

 

Обычная угольная электростанция потребляет несколько миллионов тонн топлива и производит еще больше углекислого газа. Единственное положительное качество у сжигания любого вида топлива – простота процесса. Любой пионер/скаут, как известно, может разжечь костер одной спичкой. Однако, в далекой перспективе сжигать станет банально нечего. Да и разделить все имеющиеся в доступности тяжелые элементы (ядреный реактор деления) тоже в обозримом будущем вполне возможно. Необходимость в появлении нового источника энергии совершенно очевидна.

Термоядерный синтез, на первый взгляд, выглядит как раз тем, “что доктор прописал”. То же количество энергии можно получить из ванны воды и лития, в количестве, содержащемся в батарее ноутбука. При этом реактор по настоящему безопасен, фактически не производит радиоактивных отходов, не требует редкоземельных элементов в качестве топлива, не производит углекислого газа, но использует самый распространенный во вселенной элемент - водород. И уж совершенно без опасений такой реактор может функционировать в любой радикально настроенной стране, без возможности выработки чего-либо, потенциально грозящего массовым поражением.

То есть все как бы красиво, но... Все оказалось не так просто. Борьбу с водородной плазмой ведет армия ученых, не столь многочисленная по сравнению с протяженностью фронта,  уже более полувека. Измерения параметров плазмы, температура которой в термоядерном реакторе выше, чем на Солнце, назвали диагностикой, т.к. в самом начале этой истории уж слишком напоминала она неизлечимого больного.

Для выяснения того, что же происходит с нашим больным, потребовалось создание целого раздела физики - физики плазмы, нового прикладного направления – диагностики плазмы, привлечения множества передовых технологий, новых материалов, новых принципов измерений, параллельных вычислений, сохранения огромных массивов данных

и многого другого, на перечисление чего уйдет не один день. Одним словом, в сравнении с другими принципами выработки энергии, термоядерный синтез - настоящий вызов человечеству. Некоторые технологии стали доступны совсем недавно. У управляемого синтеза не было форы в виде привлекательности для военных. Ведь появлением многих технологий, без которых сложно представить наш современный гуманный мир, мы обязаны стремлению убивать, беречь суверенитет, захватывать ресурсы, скрывать информацию, возвращать в строй раненых, диктовать свои условия и т.п.

Солнце под боком! «…для всех, и пусть никто не уйдет обиженным». И именно Солнце, низверженный древнейший бог, дает нам почву для энтузиазма, т.к. термоядерной реакции, протекающей в Солнце и других звездах, мы обязаны за все, что имеем. То есть буквально за всё: за тепло, за пищу, за редкоземельные элементы, за нефть и газ, в конце концов. И раз уж это работает там, то заработает и тут! 

Долгое время термоядерная энергетика оставалась энергетикой будущего. Теперь это не совсем так, задача уже не формулируется “возможно ли в принципе?” - но "сможем ли мы на данном этапе сделать конкурентоспособный реактор, способный выдавать энергию за ту цену, которую люди готовы платить?"

Для полного отказа от невозобновляемых источников энергии предстоит решить многие задачи - научные, инженерные, политические, инфраструктурные, а также социальные. С этой точки зрения, всплеск интереса к солнечной энергетике и электромобилям - на руку термоядерному сообществу. Увлечение “зелеными” технологиями, биотопливом, отказы от атомных электростанций на фоне вполне вероятного энергетического кризиса, кажутся неуместными, но если у человечества будет запрос на действительно “зеленое” существование и энергию, без популизма и громких лозунгов, зовущих, если задуматься, к некоему дауншифтингу, то термоядерный синтез - как раз тот ответ. Но пока запроса нет, не будет и ответа. Отказ от потребительского отношения к окружающему потребует, может быть, нового человека – или, по крайней мере, нового общества.

ITER (изначально аббревиатура International Thermonuclear Experimental Reactor – Международный Термоядерный Экспериментальный Реактор) – международный исследовательский и инженерный проект в области физики плазмы и управляемого термоядерного синтеза. Цель проекта – долгожданный переход от экспериментальных установок по удержанию плазмы к полномасштабному источнику электроэнергии на основе термоядерной реакции.

В качестве площадки для реализации проекта выбран город Кадараш на юге Франции. Проект находится в стадии активного строительства. Финансирование проекта осуществляется семью странами-участницами: Европейский Союз, Индия, Япония, Китай, Россия, Южная Корея и США. Вклад Европейского Союза, как основного участника составляет 45%, наряду с 9% вкладом других стран-участниц. Проектная выходная термоядерная мощность составляет 500 мегаватт, при 50 мегаватт вводимой мощности.

Строительство установки началось в 2007 году, первая плазма ожидается к 2019. На момент своего запуска, ИТЭР будет крупнейшей термоядерной установкой с магнитным принципом удержания плазмы. Длительность разряда плазмы – 1000 с., объем тороидальной вакуумной камеры 840 м3, стоимость всего проекта составляет 15 млрд евро.

Обсудите в соцсетях

Система Orphus
Подпишитесь
чтобы вовремя узнавать о новых спектаклях и других мероприятиях ProScience театра!
3D Apple Facebook Google GPS IBM iPhone PRO SCIENCE видео ProScience Театр Wi-Fi альтернативная энергетика «Ангара» античность археология архитектура астероиды астрофизика Байконур бактерии библиотека онлайн библиотеки биология биомедицина биомеханика бионика биоразнообразие биотехнологии блогосфера бозон Хиггса визуальная антропология вирусы Вольное историческое общество Вселенная вулканология Выбор редакции гаджеты генетика география геология глобальное потепление грибы грипп демография дети динозавры ДНК Древний Египет естественные и точные науки животные жизнь вне Земли Западная Африка защита диссертаций землетрясение зоопарк Иерусалим изобретения иммунология инновации интернет инфекции информационные технологии искусственный интеллект ислам историческая политика история история искусства история России история цивилизаций История человека. История институтов исчезающие языки карикатура католицизм квантовая физика квантовые технологии КГИ киты климатология комета кометы компаративистика компьютерная безопасность компьютерные технологии коронавирус космос криминалистика культура культурная антропология лазер Латинская Америка лженаука лингвистика Луна мамонты Марс математика материаловедение МГУ медицина междисциплинарные исследования местное самоуправление метеориты микробиология Минобрнауки мифология млекопитающие мобильные приложения мозг Монголия музеи НАСА насекомые неандертальцы нейробиология неолит Нобелевская премия НПО им.Лавочкина обезьяны обучение общество О.Г.И. открытия палеолит палеонтология память педагогика планетология погода подготовка космонавтов популяризация науки право преподавание истории происхождение человека Протон-М психология психофизиология птицы ракета растения РБК РВК регионоведение религиоведение рептилии РКК «Энергия» робототехника Роскосмос Роспатент русский язык рыбы Сингапур смертность Солнце сон социология спутники старообрядцы стартапы статистика технологии тигры торнадо транспорт ураган урбанистика фармакология Фестиваль публичных лекций физика физиология физическая антропология фольклор химия христианство Центр им.Хруничева школа эволюция эволюция человека экология эпидемии этнические конфликты этология ядерная физика язык

Редакция

Электронная почта: politru.edit1@gmail.com
Адрес: 129343, Москва, проезд Серебрякова, д.2, корп.1, 9 этаж.
Телефоны: +7 495 980 1893, +7 495 980 1894.
Стоимость услуг Полит.ру
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003г. Выдано министерством
Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и
средств массовой информации. Выходит с 21 февраля 1998 года.
При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна.
При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка polit.ru.
Все права защищены и охраняются законом.
© Полит.ру, 1998–2014.