Iter та подібні реактори зможуть виробляти електроенергію в промисловому масштабі

Ядерний синтез - це природне джерело енергії. Енергія, яка живить весь Всесвіт, від нашого Сонця до найдальших зірок, вивільняється в процесі з'єднання ядер водню, які утворюють гелій. Ядерний синтез до 2030 року може стати важливим джерелом електроенергії. У даній статті проф. Кокс в легкій і простій формі розглядає різні способи створення ядерного синтезу, які сьогодні активно досліджують ведучі учені і лабораторії різних країн в надії завтра отримати дешеву і поновлювану енергію.

Брайан Кокс (Brian Cox, на фото) - професор фізики в університеті Манчестера ("University of Manchester") і керівник міжнародної групи фізики високих енергій в Церні ("CERN" - Європейська організація по ядерних дослідженнях, найбільша в світі лабораторія фізики високих енергій. Також іноді переводиться як Європейський Центр ядерних досліджень) не тільки відомий і серйозний учений, що спеціалізується в питаннях фізики елементарних частинок, але і чудовий популяризатор науки, якого люблять засобами масової інформації. Проф. Кокс отримав безліч нагород за великі досягнення в області популяризації науки, він відомий як один з авторів і ведучих декількох телепередач, як частий лектор на радіо, телебаченні і на багатьох наукових подіях, він добре відомий своєю участю в багатьох науково-популярних кіно- й телефільмах. Його роздуми (ну, зрозуміло, в доступному для нашого читача вигляді) про, можливо, наймогутніші й найперспективніші з так званих "альтернативних" поновлюваних джерел енергії ми приводимо тут.

Оскільки водень є найпоширенішим елементом у Всесвіту, напрошується питання: а чи не можна і нам покінчити з енергетичною кризою, побудувавши на Землі власні зірки. Невелика складність полягає в тому, що зірки, як правило, дуже великі і дуже гарячі. Наприклад, Сонце в мільйон разів більше Землі і спалює 600 мільйонів тонн водню в секунду.

Температура в його центрі складає 15 мільйонів градусів, але навіть цього ледве достатньо, щоб змусити реакцію синтезу ледве жевріти. Не дивлячись на всі ці труднощі, в англійському графстві Оксфордшир ось вже три десятиліття працює реактор ядерного синтезу Jet (Joint European Torus).

Jet регулярно нагріває "коктейль" з дейтерію і тритію до температур, що перевищують 100 мільйонів градусів, і запускає ядерний синтез, швидкість якого значно вища, ніж в самому центрі Сонця. Правда, Jet дуже малий, щоб проводити які-небудь значні об'єми електроенергії, проте він послужив прототипом для куди крупнішого реактора Iter з великим комерційним потенціалом, який зараз будується на півдні Франції.

Принцип, який застосовується в реакторах Jet і Iter, полягає в нагріві газу до таких температур, при яких атомне ядро втрачає електрони, створюючи важкоуправляємий субатомний суп, що іменується плазмою. Плазма утримується в могутньому магнітному полі, так, щоб вона не стикалася із стінками реактора. Якщо дейтерієво-тритієву плазму достатньо довго утримувати при високій температурі і під великим тиском, природа сама зробить все, що треба. В результаті реакції вийде гелій і багато чистої енергії.

У Сполучених Штатах застосовується інший підхід. Там ставка зроблена на так званий інерційний синтез, яким займаються на лазерній термоядерній установці (NIF) в Ліверморськії національнії лабораторії імені Е.Лоуренса і Z-машині в Національній лабораторії Сандіа в Каліфорнії.

Якщо Iter більше нагадує звичайну електростанцію, на якій цілими днями і навіть тижнями палять паливо, інерційний синтез за принципом швидше нагадує двигун внутрішнього згорання. NIF опромінює крихітні капсули дейтерієво-тритієвого палива лазером потужністю 500 трильйонів ватів. Для порівняння, це в тисячу разів більше, ніж споживають всі Сполучені Штати. Цей гігантський, але дуже короткочасний лазерний імпульс приводить до вибуху паливних капсул, внаслідок чого на долі секунди народжується міні-зірка. Звичайно, це зовсім не просто, але, поза всяких сумнівів, можливо. Правда, коли заходить розмова про синтез, часто можна почути одну і ту ж репліку: "Ця технологія, про яку завжди говорять: "дайте ще 30 років", так навіщо ж вкладати в неї засоби?" Насправді інженери вже зараз говорять про будівництво останнього покоління експериментальних реакторів.

Якщо все піде за планом, то Iter і подібні до нього реактори зможуть виробляти електроенергію в промисловому масштабі на початку 2030-х років. Таке довгострокове і, мабуть, остаточне вирішення енергетичної кризи у великій мірі залежить від значних інвестицій, бажано таких же, або ще більших, ніж зараз.

Саме проблему інвестицій потрібно вирішувати зараз, а не завтра. В майбутньому енергія вироблятиметься тільки шляхом синтезу. Інакше ми просто не зможемо отримувати багато трильйонів ватів, необхідних для комфортного життя всіх жителів нашої планети. З цим ніхто і не сперечається. Таким чином, коректно ставити питання не "якщо", а "коли", і тут розмова про 30 роки нікого не влаштовує.

Яка ж думка нашого читача?

Автор: Євгеній БІРГЕР
Джерело: Nanonewsnet
Переклад: Роман Турянський, Коломия ВЕБ Портал
Обговорити на форумі