Ядерный синтез: пути к возобновляемым источникам энергии

Ядерный синтез – это природный источник энергии. Энергия, которая питает всю Вселенную, от нашего Солнца до самых дальних звезд, высвобождается в процессе соединения ядер водорода, которые образуют гелий. Ядерный синтез к 2030 году может стать важным источником электроэнергии. В данной статье проф. Кокс в легкой и простой форме рассматривает разные способы создания ядерного синтеза, которые сегодня активно исследуют ведущие ученые и лаборатории разных стран в надежде завтра получить дешевую и возобновляемую энергию.

Брайан Кокс (Brian Cox)  – профессор физики в университете Манчестера («University of Manchester»: http://www.manchester.ac.uk/) и руководитель международной группы физики высоких энергий в ЦЕРНе («CERN»: http://public.web.cern.ch/public/ – Европейская организация по ядерным исследованиям, крупнейшая в мире лаборатория физики высоких энергий. Также иногда переводится как Европейский Центр ядерных исследований) не только известный и серьезный ученый, специализирующийся в вопросах физики элементарных частиц, но и превосходный популяризатор науки, любимый средствами массовой информации. Проф. Кокс получил множество наград за большие достижения в области популяризации науки, он известен как один из авторов и ведущих нескольких телевизионных программ, как частый лектор на радио, телевидении и на многих научных событиях, он хорошо известен своим участием во многих научно-популярных кино- и телефильмах. Его размышления (ну, разумеется, в доступном для нашего читателя виде) о, возможно, самом мощном и самом преспективном из так называемых «альтернативных» возобновляемых источников энергии мы приводим здесь.

BrianCox1_021809.jpg Профессор Брайан Кокс

Поскольку водород является самым распространенным элементом во Вселенной, резонно задаться вопросом: а нельзя ли и нам покончить с энергетическим кризисом, построив на Земле собственные звезды. Небольшая сложность заключается в том, что звезды, как правило, очень большие и очень горячие. К примеру, Солнце в миллион раз больше Земли и сжигает 600 миллионов тонн водорода в секунду.

Температура в его центре составляет 15 миллионов градусов, но даже этого едва достаточно, чтобы заставить реакцию синтеза еле теплиться. Несмотря на все эти трудности, в английском графстве Оксфордшир вот уже три десятилетия работает реактор ядерного синтеза Jet (Joint European Torus).

BrianCox2_021809.jpg Плазма в реакторе Jet удерживается мощным электромагнитным полем

Jet регулярно нагревает «коктейль» из дейтерия и трития до температур, превышающих 100 миллионов градусов, и запускает ядерный синтез, скорость которого значительно выше, чем в самом центре Солнца. Правда, Jet слишком мал, чтобы производить сколько-нибудь значительные объемы элекроэнергии, однако он послужил прототипом для куда более крупного реактора Iter с большим коммерческим потенциалом, который сейчас строится на юге Франции.

Принцип, который применяется в реакторах Jet и Iter, заключается в нагреве газа до таких температур, при которых атомное ядро теряет электроны, образующие трудноуправляемый субатомный суп, именуемый плазмой. Плазма удерживается в мощном магнитном поле, так, чтобы она не соприкасалась со стенками реактора. Если дейтериево-тритиевую плазму достаточно долго удерживать при высокой температуре и под большим давлением, природа сама сделает все остальное. В результате реакции получится гелий и много чистой энергии.

В Соединенных Штатах применяется другой подход. Там ставка сделана на так называемый инерционный синтез, которым занимаются на лазерной термоядерной установке (NIF) в Ливерморской национальной лаборатории им. Э. Лоуренса и Z-Машине в Национальной лаборатории Сандиа в Калифорнии.

BrianCox3_021809.jpg Специалисты NIF намерены запустить реакцию синтеза к 2010 году (Национальная лаборатория им. Лоуренса в Ливерморе, США)

Если Iter больше напоминает обыкновенную электростанцию, на которой целыми днями и даже неделями жгут топливо, инерционный синтез по принципу скорее напоминает двигатель внутреннего сгорания. NIF облучает крошечные капсулы дейтериево-тритиевого топлива лазером мощностью 500 триллионов ватт. Для сравнения, это в тысячу раз больше, чем потребляют все Соединенные Штаты. Этот гигантский, но очень кратковременный лазерный импульс приводит к взрыву топливных капсул, в результате чего на доли секунды рождается мини-звезда.

Z-Машина действует иначе: она пропускает через паутину тончайших проводов, окружающих топливную капсулу, заряд мощностью в полтриллиона ватт. Далее происходит примерно то же самое, что и с лазером: в результате Z-удара получается звезда. Если ученым удастся создать постоянный поток мини-звезд, строительство электростанции не составит проблемы. В ходе испытаний на Z-Машине уже удалось запустить реакцию синтеза, а специалисты NIF рассчитывают сделать это к 2010 году. После этого останется лишь отработать технологию, чтобы в массовом порядке строить экономичные и надежные электростанции.

BrianCox4_021809.jpg Z-Машина пропускает через паутину проводов полтриллиона ватт (Национальная лаборатория Sandia, США)

Конечно, это совсем не просто, но, вне всяких сомнений, возможно. Правда, когда заходит разговор о синтезе, часто можно услышать одну и ту же реплику: «Эта технология, про которую всегда говорят: "дайте еще 30 лет», так зачем же вкладывать в нее средства?" На самом деле инженеры уже сейчас говорят о строительстве последнего поколения экспериментальных реакторов.

Если все пойдет по плану, то Iter и ему подобные реакторы смогут вырабатывать электроэнергию в промышленном масштабе в начале 2030-х годов. Такое долгосрочное и, быть может, окончательное решение энергетического кризиса в большой степени зависит от значительных инвестиций, желательно таких же, или еще больших, чем сейчас.

Именно проблему инвестиций нужно решать сейчас, а не завтра. В будущем энергия будет вырабатываться только путем синтеза. Иначе мы просто не сможем получать многие триллионы ватт, необходимые для комфортной жизни всех жителей нашей планеты. С этим никто и не спорит. Таким образом, корректно ставить вопрос не «если», а «когда», и тут разговор о 30 годах никого не устраивает.

Каково же мнение нашего читателя?

Евгений Биргер

Пожалуйста, оцените статью:
Ваша оценка: None Средняя: 4.6 (27 votes)
Источник(и):

http://news.bbc.co.uk/…/7893378.stm

http://www.apolloschildren.com/brian/



Anonymous аватар

только чистые технологии спасут нашу планету Земля есть простая заповедь не навреди для всех конфессий и мирян

Anonymous аватар

пока есть нефть и газ, никто не будет, да и не дадут, делать серъезные вложения в ТЯС

Anonymous аватар

Извините газ и нефть при высоких технологиях нужны будут но уже в новом качестве так как запасы его малы а жить нам долго и развивать технологию надо. Мы стоим на пороге нового. А без нового нет движения дальше Так организован наш мир А углеводородные материалы нам нужны будут. Не торопитесь их тратить.

Anonymous аватар

Мне кажеться проект Iter интереснее американского, хотя во всех случаях требуеться много энергии для запуска реакции. В любом случае сейчас на запуск тратиться больше энергии чем получают в итоге и не последнее место в этом играет мощь вычислительных машин задача которых удерживать плазму и занимаеться этим домашнии ПК. Вообщем 2030 самый реальный срок. Учитывая масштабы стран учавствующих в проекте Iter и сумарное финансирование 2030 это более чем реальный срок. Главное в этом деле не спешить, а то в случае выхода из под контроля это будет по разрушительнее Чернобыля.

Svidinenko аватар

Вообще-то опасности термояда очень преувеличены. Зато «зеленых» достоинств куда как больше – Земля без газовых и угольных электростанций – разумное и чистое будущее.

Anonymous аватар

Все это, конечно, выглядит круто, но глупо… Неисчерпаемый источник энергии заключается ни в синтезе, ни в распаде, ни в сжигании и т.д. Вспомните о броуновской частичке, испытывающей на себе окружающую температуру – вот вам уже нарушение второго закона термодинамики! Еще лучше обратиться к физическому вакууму – вспомните об эффекте Казимира! Итог: следует развивать нанотехнологии, т.к. за ними стоит практически все: энергетика, техника, наше с вами здоровье…

Anonymous аватар

Да за на-но стоит многое но все уже находиться в природе.Фильм «Великая тайна воды» нужно просто правильно увидеть что нам говорит природа.Уже есть технологии сохранение энергии.Так как сохраняет его вода . Мы многое не знаем. А оказалось все так просто. Внутри кабеля создали пустую полость и магнитного излучение стало меньше и меньше подстанций надо. Вода нам показывает какие надо создавать правильные формы на-но структур В природе ничего случайного нет. Даже таблица Менделеева это открытый букварь. Надо очень быть внимательными Век умных технологий тем более.

Petr21 аватар

Ядерный синтез – это природный источник энергии  – И ЭТО ВЕРНО. Для того чтобы иметь этот источник энергии нужно знать физику. Подчеркиваем – не теоретическую физику, а физику. Современные представления о строении атома – не имеет никакого отношения к реальной действительности. Чтобы сдвинуться с места необходимо знать новую(старую) физику. Постмодернистские представления о мире – суть математические(теоретическая физика) бредни имеющие отдаленное отношение к реальности. Нужно знать термодинамику, новые системы координат, что такое масса, скорость, строение атомов, новую периодическую систему химических элементов, структуру протона, что такое изотопы, изомеры и многое-многое другое – долгий список для перечисления.
В противном случае – нефть и газ заканчиваются лет через 10–15 максимум, потом уголек(смотрите на Китай и Индию сегодня) – энергетический коллапс будет неизбежен. Две трети лишнего населения Земли будет уничтожено несколькими крупными державами – ТРЕТЬЯ страшная мировая война неизбежна. Сегодня еще есть шанс(очень маленький) – новый научно-технический «НОЕВ КОВЧЕГ», еще сможет спасти массу людей, НО ЭТО КОНЕЧНО СМЕШНАЯ НАДЕЖДА. Десять процентов богатых жителей земли себя уже обеспечили, тридцать процентов обслуживающих рабов – уже есть! Остальное пустая и циничная болтовня о популяризации НЕ НАУКИ, А предстоящей гибели.

Категории статьи