Есть ли будущее у реакторов ядерного синтеза

Популярная механикаНаука

Энергия будущего: на что способны реакторы термоядерного синтеза и ждет ли нас эра чистой энергии

Есть ли будущее у реакторов ядерного синтеза? И если да – какие преимущества и риски это сулит человечеству уже в самом ближайшем будущем?

Василий Макаров

В течение почти столетия ученых мучила перспектива получения неиссякаемого источника энергии с помощью ядерного синтеза. К сожалению, создание контролируемой среды, в которой атомные ядра могут непрерывно сливаться под экстремальным давлением и температурой, чтобы производить энергию, крайне сложно. Но «сложно» не значит «невозможно», и сегодня мы поговорим о различных подходов к ядерному синтезу и причинах, по которым одни кажутся более многообещающими, чем другие.

Синтез и деление - это разные процессы производства ядерной энергии. Там, где ядерный синтез направлен на объединение отдельных атомов в более крупные кластеры, ядерное деление основывается на разрыве атома (обычно урана-235) путем поражения его нейтроном. Оба процесса высвобождают огромное количество энергии, хотя синтез при прочих равных дает больше.

Как устроен реактор ядерного синтеза

Энергия, произведенная в результате ядерного деления, улавливается внутри реакторов (таких как реакторы на Фукусиме или, к примеру, в Чернобыле) и используется для нагрева воды до состояния пара, который вращает турбину и вырабатывает электричество. Но в результате этого процесса образуются отходы, которые могут оставаться радиоактивными в течение сотен тысяч лет, что может обернуться катастрофой, если все пойдет наперекосяк.

С другой стороны, термоядерный синтез не приведет к образованию долговременных ядерных отходов, а те, что все-таки будут, всего за 100 лет может быть подвержено полной переработке без вреда для экологии. Также нет опасности расплавления реактора или ядерной аварии, потому что весь процесс основан на высокотемпературных реакциях, которые охлаждаются в течение нескольких секунд при нарушении. А поскольку в этих реакциях используется относительно небольшое количество топлива, нет опасности, что внешне «мирный атом» будет использован для производства ядерного оружия.

В области исследований ядерного синтеза участвуют ученые, решающие всевозможные проблемы, но все они стремятся к одной цели - воссозданию процессов, которые само Солнце использует для производства огромного количества энергии. Колоссальные гравитационные силы удерживают водород из атмосферы Солнца и используют интенсивное тепло и давление для преобразования газа в плазму, в которой ядра сталкиваются с высокой скоростью, образуя гелий и высвобождая энергию.

«Солнечная энергия - это действительно термоядерная энергия, только на расстоянии», - пояснил в интервью порталу New Atlas Мэтью Хоул, эксперт по ядерному синтезу и научный сотрудник Австралийского национального университета. «Вся эта энергия - просто реакции синтеза, исходящие от Солнца, которое суть огромный реактор, который находится от нас на расстоянии восьми световых минут».

Еще один ключевой фактор - это сила тяжести. Гравитационные силы Солнца примерно в 28 раз больше, чем здесь, на Земле, а это означает, что нам пришлось проявить творческий подход к ограничению топлива, чтобы реакции синтеза протекали правильно. Наиболее предпочтительный подход в его нынешнем виде заключается в использовании магнитных полей, которые можно применять для удержания двух тяжелых форм водорода, дейтерия и трития, в устройстве в форме пончика, которое называется токамак.

Будущее токамаков

f6eca0f6fc1bcf4e50443fdb347ab5bc.jpg
Внутри китайского токамака EAST. Фото: IPP

Токамаки являются одним из примеров системы магнитного удержания для ядерного синтеза, и именно они считаются наиболее целесообразными с точки зрения чистой выработки электроэнергии. Эти агрегаты состоят из аккуратного ряда катушек, размещенных вокруг реактора в форме тора, в котором плазма нагревается до миллионов градусов с помощью сильного внутреннего тока. Идея состоит в том, чтобы удерживать плазму на месте достаточно долго, чтобы произошло слияние ядер.

Первые токамаки были разработаны в 1950-х годах, а в 1991 году токамак Joint European Torus (JET) в Великобритании стал первым устройством, обеспечивающим контролируемое высвобождение энергии термоядерного синтеза. Затем он установил рекорд выходной мощности для устройства токамака с мощностью 16 МВт в 1997 году. Несмотря на это выдающееся достижение, для нагрева плазмы все еще требовалось 24 МВт мощности, а это означает, что эксперименты не дотягивали до получения чистой энергии, при которой КПд устройства был бы положительным. Грубо говоря, процесс протекал правильно, но затраты энергии на него превышали полученный результат.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Какие элитные дома Москвы построены на месте кладбищ? Какие элитные дома Москвы построены на месте кладбищ?

Премиум-апартаменты на костях

Вокруг света
Личные драмы звезды «Ликвидации» Лавроненко: уход от жены, смертельная авария Личные драмы звезды «Ликвидации» Лавроненко: уход от жены, смертельная авария

Константин Лавроненко прошел долгий и сложный путь к славе

Cosmopolitan
Особенности туристической подготовки внедорожников Особенности туристической подготовки внедорожников

Уроки школы автотуризма: как подготовить внедорожник к экспедиции

4x4 Club
«Все будут в шоке»: уйдут ли из России владельцы криптовалюты из-за поправок в Налоговый кодекс «Все будут в шоке»: уйдут ли из России владельцы криптовалюты из-за поправок в Налоговый кодекс

Налоговики хотят обязать россиян отчитываться о владении криптовалютой

Forbes
Антон Комолов, Ольга Шелест, Александр Анатольевич: 10 звезд MTV тогда и сейчас Антон Комолов, Ольга Шелест, Александр Анатольевич: 10 звезд MTV тогда и сейчас

Чем заняты ведущие MTV сейчас

Cosmopolitan
Ученые выяснили, какой тип расставания самый болезненный Ученые выяснили, какой тип расставания самый болезненный

Чаще всего отношения оканчиваются именно расставанием

Maxim
«Оскара» ей! Названы лучшие диеты 2021 года «Оскара» ей! Названы лучшие диеты 2021 года

Выбрали самые лучшие диеты, которые помогут похудеть и сохранить здоровье

Cosmopolitan
История роторной энергетики: как изобретали колесо. Заново История роторной энергетики: как изобретали колесо. Заново

Когда появились простейшие варианты роторных устройств установить невозможно

Популярная механика
Принцип поворота Принцип поворота

О знаменитом цикле стихотворений Александра Блока «На поле Куликовом»

Наука
Глубокая заморозка Глубокая заморозка

Процедура сохранения фертильности все больше заботит умы 30-летних

Grazia
Адресный стол Адресный стол

22 мая 1861 года в Москве одним официальным учреждением стало больше

Вокруг света
7 неудачников, которые ничего не получили за свои великие изобретения 7 неудачников, которые ничего не получили за свои великие изобретения

Обидно изобрести что-то великое и ничего за это не получить

Maxim
Осознанный выбор Осознанный выбор

Что значит быть экологичными, насколько нам это удается и для чего это нужно

Psychologies
Во имя науки: ученые вызвали у мышей слуховые галлюцинации Во имя науки: ученые вызвали у мышей слуховые галлюцинации

Одна странная нашего мозга особенность может быть тесно связана с галлюцинациями

Популярная механика
«Он великолепен, но я не хочу работать с ним снова»: история Стива Перлмана, который помог появиться Android и Smart TV «Он великолепен, но я не хочу работать с ним снова»: история Стива Перлмана, который помог появиться Android и Smart TV

Перлман ушел из Apple и Microsoft и продал несколько стартапов

VC.RU
Почему в Европе призывают бойкотировать чемпионат мира по футболу в Катаре? Почему в Европе призывают бойкотировать чемпионат мира по футболу в Катаре?

Норвежское движение по борьбе с ущемлением человеческих прав на Ближнем Востоке

GQ
Компания Илона Маска вживила в мозг обезьяны чип, чтобы та смогла сыграть в видеоигру силой мысли Компания Илона Маска вживила в мозг обезьяны чип, чтобы та смогла сыграть в видеоигру силой мысли

Стартап Илона Маска Neuralink продемонстрировал последнюю версию интерфейса

Популярная механика
Мир гармонии Мир гармонии

Эксперт: как вернуть дому природный колорит

Добрые советы
Путин хочет сократить количество детей мигрантов в школах, чтобы они «не создавали проблем». Что об этом думают учителя и родители? Путин хочет сократить количество детей мигрантов в школах, чтобы они «не создавали проблем». Что об этом думают учителя и родители?

Владимир Путин предложил следить за количеством мигрантов в российских школах

СНОБ
5 простых способов сделать свою жизнь лучше уже сегодня 5 простых способов сделать свою жизнь лучше уже сегодня

«Перезагрузиться» никогда не поздно, и начать можно прямо сейчас

Psychologies
10 странных деталей в известных фильмах, которые ты скорее всего пропустил 10 странных деталей в известных фильмах, которые ты скорее всего пропустил

Удивительные и внезапные детали в фильмах, которые ты точно не замечал

Maxim
Как называются и что означают спецоперации ГИБДД. Памятка для водителей Как называются и что означают спецоперации ГИБДД. Памятка для водителей

Разбираемся в названиях и целях специальных операций и рейдов ГИБДД

РБК
Космические отели, высадка на Марсе и жизнь на альфе Центавра: каким будет космос через 60 лет Космические отели, высадка на Марсе и жизнь на альфе Центавра: каким будет космос через 60 лет

Какой скачок по освоению космоса человечество сделает через 60 лет

Esquire
От костюма невесты до «платья мести»: самые яркие выходы принцессы Дианы От костюма невесты до «платья мести»: самые яркие выходы принцессы Дианы

Образ народной принцессы совершенствовался на протяжении всей ее жизни

Cosmopolitan
45 сантиметров за 50 лет 45 сантиметров за 50 лет

Как глубоко в недра Марса дошел прогресс

N+1
Опередили Европу: зачем ВТБ более строгая оценка рисков Опередили Европу: зачем ВТБ более строгая оценка рисков

ВТБ перешел на новый подход к расчету операционного риска

Forbes
8 способов понравиться собеседнику при первой встрече 8 способов понравиться собеседнику при первой встрече

Эти приемы помогут стать увереннее и расположить к себе любого собеседника

Psychologies
Тайваньцы поверили в легенду, что чипсы защищают технику от поломок. Это спасло производителя чипсов Тайваньцы поверили в легенду, что чипсы защищают технику от поломок. Это спасло производителя чипсов

Легенда, которая помогла бренду чипсов выжить и оставаться популярным

Inc.
Мастер-класс по трубе Мастер-класс по трубе

Как отношения с властью помогают Дмитрию Пумпянскому в его бизнесе

Forbes
Режиссер и актер Евгений Сангаджиев — о надеждах, страхах и веб-каме Режиссер и актер Евгений Сангаджиев — о надеждах, страхах и веб-каме

Евгений Сангаджиев о ценности слова, уроках Серебренникова и сериале Happy End

РБК
Открыть в приложении