Изобретут ли источник безграничной энергии?

 

Здравствуйте, сегодня я хочу рассказать вам об управляемом термоядерном синтезе, который в перспективе сможет решить грядущий энергетический кризис, обеспечив человечество, по сути, безграничным источником энергии.

Для начала давайте определимся, чем нас не устраивает нынешние источники энергии? Ну, во-первых, основная часть энергоресурсов – ископаемое горючее (газ, нефть, торф и т.д.), но большая проблема в том, что они исчерпаемы, а их формирование длилось сотни миллионов лет. Поэтому так важно нам найти им замену, иначе в недалеком будущем мы столкнемся с проблемой нехватки энергоносителей.

Решить данную проблему возможно, если довести до совершенства управляемый термоядерный синтез. Давайте я расскажу о нем немного подробнее.

«Управляемый термоядерный синтез (УТС) — синтез более тяжёлых атомных ядер из более лёгких с целью получения энергии, который, в отличие от взрывного термоядерного синтеза (используемого в термоядерных взрывных устройствах), носит управляемый характер.»

Термоядерный синтез. Фото: yunc.org
Термоядерный синтез.

 

Термоядерный синтез отличается от привычной нам ядерной энергии тем, что ядра не разделяют, а наоборот соединяют, для выработки огромного количества энергии, а топливом является водород, точнее его изотопы – дейтерий и тритий, которые теоретически мы сможем добывать из вод морей и океанов, доступ к которым есть у огромного количества стран в отличии от тяжелых радиоактивных элементов, которые имеются у ограниченного количества стран (монополизированы).

Подобные явления происходят в звездах, которые как раз и излучают такое огромное количество энергии благодаря термоядерным реакциям синтеза водорода в более тяжелые элементы с выделением огромного количества тепла, света и т.д.

Основными условиями протекания таких реакций являются огромные температуры, давления и время удержания высокотемпературной плазмы, которые будут заставлять двигаться атомы с огромной скоростью и сближаться настолько, что сильное взаимодействие, действующее только на близких расстояниях, становится преобладающим над силой кулоновского отталкивания между одноименно заряженными атомами, благодаря этому происходит слияние легких элементов в более тяжелый, изменится масса элемента и по формуле: Е=мс2, выделится энергия.

Еще в 50х годах прошлого века советскими учеными, а за ними и мировым научным сообществом начались разработки первых моделей термоядерных реакторов. По сей день существует всего две принципиальные схемы нагрева и удержания высокотемпературной плазмы, с последующим выделением энергии.

  1. Квазистационарные системы – используют мощное магнитное поле при достаточно низком давлении и огромной температуре (токамаки, стеллараторы, зеркальные ловушки и др.)
  2. Импульсные системы — используют кратковременный нагрев очень мощными лазерами.

На данный момент более перспективным считается первый вариант, он наиболее изучен и проработан.

Но вот вопрос, зачем нам создавать такое сильное магнитное поле? Все просто, температура плазмы достигает 150 млн. градусов по цельсию и более, допустить соприкосновение со стенками реактора нельзя, ни один металл не выдержит такой температуры, поэтому магнитное поле, создаваемое либо электрическим током, либо сверхпроводящими магнитами.

Основная конструкция для такого реактора была придумана в СССР, имеет форму тороида – объемного кольца, с катушками вокруг него. Получила название, известное во всем мире — Токамак (ТОроидальная КАмера с МАгнитными Катушками).

Реактор токамак. Фото: ru.wikipedia.org
Реактор токамак.

Одним из амбициозных современных проектов по развитию термоядерной энергетики является — Международный экспериментальный термоядерный реактор (ITER). Он является продуктом ученых огромного количества стран, и по недавним новостям должен быть запущен в 2025 году.

Макет ITER в разрезе. Фото: ru.wikipedia.org
Макет ITER в разрезе.

Основная проблема термоядерного реактора – дороговизна и сложность производства электроэнергии. К тому же, пока что, реакторы тратят больше энергии, чем производят.

Так что остается только ждать и проводить дальнейшие разработки, и может когда нибудь, человечество получит источник энергии, несравнимый ни с чем существующим сейчас.