17 июля 2019, среда, 10:06
VK.comFacebookTwitterTelegramInstagramYouTubeЯндекс.Дзен

НОВОСТИ

СТАТЬИ

PRO SCIENCE

МЕДЛЕННОЕ ЧТЕНИЕ

ЛЕКЦИИ

АВТОРЫ

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
«Ангара» Африка Византия Вселенная Гренландия ДНК Иерусалим КГИ Луна МГУ Марс Металлургия Монголия НАСА РБК РВК РГГУ РадиоАстрон Роскосмос Роспатент Росприроднадзор Русал СМИ Сингапур Солнце Юпитер акустика антибиотики античность археология архитектура астероиды астрофизика бактерии бедность библиотеки биомедицина биомеханика бионика биоразнообразие биотехнологии блогосфера викинги вирусы воспитание вулканология гаджеты генетика география геология геофизика геохимия гравитация грибы дельфины демография демократия дети динозавры животные здоровье землетрясение змеи зоопарк зрение изобретения иммунология импорт инновации интернет инфекции ислам исламизм исследования история карикатура картография католицизм кельты кибернетика киты климатология комета кометы компаративистика космос культура лазер лексика лженаука лингвистика льготы мамонты математика материаловедение медицина метеориты микробиология микроорганизмы мифология млекопитающие мозг моллюски музеи насекомые наука нацпроекты неандертальцы нейробиология неолит обезьяны общество онкология открытия палеолит палеонтология память папирусы паразиты перевод питание планетология погода политика право приматы психиатрия психоанализ психология психофизиология птицы ракета растения религиоведение рептилии робототехника рыбы сердце смертность сон социология спутники старение старообрядцы стартапы статистика такси технологии тигры топливо торнадо транспорт ураган урбанистика фармакология физика физиология фольклор химия христианство школа экология эпидемии эпидемиология этология язык Александр Беглов Древний Египет Западная Африка Латинская Америка НПО «Энергомаш» Нобелевская премия РКК «Энергия» Российская империя Сергиев Посад альтернативная энергетика аутизм биология бозон Хиггса глобальное потепление грипп информационные технологии искусственный интеллект история искусства история цивилизаций исчезающие языки квантовая физика квантовые технологии компьютерная безопасность компьютерные технологии космический мусор криминалистика культурная антропология междисциплинарные исследования местное самоуправление мобильные приложения научный юмор облачные технологии обучение одаренные дети педагогика персональные данные подготовка космонавтов преподавание истории продолжительность жизни происхождение человека русский язык сланцевая революция финансовый рынок черные дыры эволюция эмбриональное развитие этнические конфликты ядерная физика Вольное историческое общество жизнь вне Земли естественные и точные науки НПО им.Лавочкина Центр им.Хруничева История человека. История институтов дело Baring Vostok Протон-М 3D Apple Big data Dragon Facebook Google GPS IBM MERS PRO SCIENCE видео ProScience Театр SpaceX Tesla Motors Wi-Fi

Редакция

Электронная почта: [email protected]
Телефон: +7 929 588 33 89
Яндекс.Метрика
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003 года. 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, 1998–2019.