Термоядерные реакторы — энергия будущего

Термоядерные реакторы – энергия будущего

10 декабря в Грифсвальде, что на северо-востоке Германии, был запущен крупнейший в мире термоядерный реактор. Что же такое термоядерные реакции и в чем их преимущество перед другими способами получения энергии?

1

Из истории открытия

Впервые идея термоядерного синтеза возникла еще в 1951 году, ее авторами были Игорь Курчатов и Игорь Головин, также над идеей работал Андрей Сахаров. Однако тогда и позже проект не получил технического применения, и только в 2006 году во Франции ряд стран (в том числе и Россия) подписали соглашение о начале строительства первого термоядерного реактора ITER. Строительство его продолжается и по сей день, хотя в других странах, в том числе и в Германии, подобные реакторы уже начинают свою работу.
По принципу действия существует два вида термоядерных реакторов: токамак и стелларатор, причем второй вид создавался по образцу действия звезд.
 

2

Wendelstein 7-X

Эспериментальный стелларатор Wendelstein 7-X, который находится в Институте Макса Планка в Грифсвальде, был впервые запущен 10 декабря 2015 года.
В этот день на плазменный отсек был подан один миллиграмм гелия, где под воздействием 1,3-мегаваттного импульса, спровоцированного СВЧ-нагревом, была зарегистрирована первая плазма.
Строительство Wendelstein 7-X началось десять лет назад, в 2005 году. Свой вклад в строительство внесла не только Германия, но и США. Сам же реактор обошелся более чем в миллиард долларов. Пока, правда, удерживать плазму получается в течение нескольких долей секунд, однако целью работы является получение плазмы на неограниченное время.
К слову, Wendelstein 7-X — не единственная подобная установка в мире, хоть и крупнейшая из них. Так, например, в Японии есть Large Helical Device (LHD), который работает по тому же принципу.
 

3

Начало большого пути

10 декабря — это только первый этап на пути применения нового термоядерного реактора. Пока что дальше получения гелиевой плазмы дело не идет. Далее планируются тесты с использованием водородной плазмы (они намечены на 2016 год), а уж потом, к 2019 году, опыты коснутся пролонгирования срока удержания вещества в состоянии плазмы до получаса. Пока же приходится решать целый ряд проблем, связанных как с финансированием, так и с получением материалов для реакции — в настоящее время еще не разработаны способы получения изотопов водорода, которые для них необходимы.
 

4

Чем выгодны термоядерные реакторы?

Ученые считают, что будущее энергетики именно за термоядерными реакторами. Ведь они в качестве топлива используют изотопы водорода, которых на земле гораздо больше, нежели углеводородов или урана. Больше настолько, что их запас можно считать неограниченным: дейтерий содержится в морской воде, а тритий получают из лития, запасы которого во много раз больше урановых. Таким образом, получение их станет дешевым, что повлечет за собой существенное снижение цен на саму энергию.
 

5

Экологическая безопасность

Еще одним достоинством термоядерных реакторов является их безопасность для окружающей среды. Самым уязвимым местом атомных электростанций является их охлаждение — именно в системах охлаждения происходит наибольшее количество аварий, в результате которых, в лучшем случае, приходится останавливать работу АЭС, а в худшем процесс распада выходит из-под контроля с самыми печальными последствиями для экологии и жизни людей. В термоядерных реакторах все наоборот — охлаждение тут не требуется, скорее, сложность заключается как раз в том, чтобы реактор не остывал, а в случае каких-либо сбоев процесс просто сходит на нет.
Другим важным фактором является полное отсутствие радиоактивных отходов и какого-либо губительного фона внутри электростанции — более того, там он даже ниже природной радиации.
 

6

Универсальность

На сегодняшний день существует целый ряд альтернативных источников энергии, но все они имеют свои недостатки, не позволяющие им занять место углеводородов. Так, например, солнечная энергетика может разрабатываться только в южных засушливых странах, ветряная зависит от погодных условий, гидроэлектростанции вроде работают стабильно, но о повышении уровня получения энергии не может быть и речи, о слабых сторонах атомной энергетики сегодня знают даже дети. Одним словом, все они не являются универсальными. А вот термоядерные реакторы — другое дело. Они не зависят от природных условий, полностью экологически безопасны, а запасы топлива для них практически неисчерпаемы.
 

7

Термоядерная энергетика в России

И снова ITER. Хоть в проекте и задействован целый ряд стран (Россия, Китай, Индия, Южная Корея, Евросоюз, США и Япония), а само строительство ведется во Франции, Россия играет в нем ключевую роль. Только в 2014 году нашей страной было отчислено на этот проект 5 миллиардов рублей, а в 2015 — еще 8. И, хоть стоимость проекта постоянно растет из-за откладываемых сроков пуска установки, Россия и Китай на сегодняшний день полностью выполняют свои обязательства (в отличие от других участников «стройки века»).
Также между Россией и Италией в 2010 году было заключено соглашение на постройку термоядерного реактора в Подмосковье.
Существуют и более далеко идущие планы постройки российских баз на Луне, где можно добывать сырье для термоядерных реакторов. Однако подобные проекты могут быть осуществлены на ранее, чем через десять лет.
 

8

Заключение

Сегодня основой мировой экономики являются углеводороды: нефть, газ, уголь. Цены на них определяют курс валют, отношения между государствами и общий уровень жизни населения нашей планеты. Нефть — самая дорогая и универсальная валюта. И сложно представить, что сильные мира сего, чьи капиталы базируются именно на «черном золоте», смогут отказаться от них ради обеспечения мира дешевой и безопасной энергией.
 

Источники

  • http://globalscience.ru/article/read/17465/
  • http://lenta.ru/news/2014/12/22/iter/
  • http://scientificrussia.ru/articles/megaproekt-veka-eto-tolko-nachalo
  • http://electrik.info/main/fakty/656-termoyadernaya-energetika-sostoyanie-i-perspektivy.html
  • http://nplit.ru/books/item/f00/s00/z0000046/st007.shtml
  • http://geektimes.ru/post/267374/
  • http://www.shatilin.com/vendelshtayn-7-h-zapushhen-samyiy-bolshoy-v-mire-termoyadernyiy-reaktor/
  • http://science.spb.ru/allnews/item/4542-10-dekabrya-v-germanii-budet-zapushchen-termoyadernyj-reaktor-wendelstein-7-x
  • http://sprintnews.ru/a/610824
  • http://www.tochno.media/rus/story/kogda_termoyadernyy_udar_dobet_neftyanuyu_energetiku-1450113057/
  • http://geektimes.ru/post/143463/