Termobranduolinė energija: būklė ir perspektyvos

Straipsnyje aptariamos priežastys, kodėl iki šiol kontroliuojama termobranduolinė sintezė nebuvo pritaikyta pramonėje.

Kai praėjusio amžiaus penktajame dešimtmetyje Žemę sukrėtė galingi sprogimai sintezės bombosatrodė kaip prieš taikų naudojimą branduolių sintezės energija liko labai mažai: vienas ar du dešimtmečiai. Tokiam optimizmui buvo priežasčių: nuo atominės bombos panaudojimo iki reaktoriaus, kuris generuoja elektrą, sukūrimo praėjo tik 10 metų.

Bet užduotis pažaboti susiliejimas pasirodė neįprastai sudėtinga. Dešimtmečiai praėjo vienas po kito ir niekada nebuvo suteikta galimybė naudotis neribotomis energijos atsargomis. Per tą laiką žmonija, degindama iškastinius išteklius, užteršo atmosferą išmetamaisiais teršalais ir perkaitino ją šiltnamio efektą sukeliančiomis dujomis. Černobylio ir Fukušimos-1 katastrofos diskreditavo branduolinę energiją.

Kas mums užkirto kelią įsisavinti tokį perspektyvų ir saugų sintezės procesą, kuris amžiams galėtų pašalinti žmonijos aprūpinimo energija problemą?

Iš pradžių buvo aišku, kad norint įvykti reakcija, vandenilio branduoliai turi būti suartinti taip sandariai, kad branduolinės jėgos galėtų sudaryti naujo elemento - helio - branduolį, išleisdamos nemažą kiekį energijos. Tačiau vandenilio branduolius atstumia vienas nuo kito elektrinės jėgos. Įvertinus temperatūrą ir slėgį, nuo kurių prasideda kontroliuojama termobranduolinė reakcija, nustatyta, kad jokia medžiaga negali atsispirti tokiai temperatūrai.

Dėl tų pačių priežasčių grynasis deuteris, vandenilio izotopas, buvo atmestas. Išleidę milijardus dolerių ir dešimtmečius laiko, mokslininkai pagaliau sugebėjo labai trumpą laiką uždegti termobranduolinę liepsną. Belieka išmokti ilgai laikyti sintezės plazmą. Reikėjo pereiti nuo kompiuterinio modeliavimo prie realaus reaktoriaus konstravimo.

Šiame etape tapo aišku, kad atskiros valstybės pastangų ir išteklių neužteks bandomųjų ir bandomųjų gamyklų statybai ir eksploatavimui. Vykdant tarptautinį bendradarbiavimą buvo nuspręsta įgyvendinti daugiau kaip 14 milijardų dolerių vertės eksperimentinio termobranduolinio reaktoriaus projektą.

Tačiau 1996 m. Jungtinės Valstijos nutraukė savo dalyvavimą ir atitinkamai projekto finansavimą. Kurį laiką diegimas buvo vykdomas Kanados, Japonijos ir Europos sąskaita, tačiau reaktoriaus statyba niekada nebuvo atliekama.

Antrasis, taip pat tarptautinis, projektas įgyvendinamas Prancūzijoje. Ilgalaikis užkimimas plazmoje atsiranda dėl ypatingos formos magnetinio lauko - butelio pavidalo. Šio metodo pagrindą padėjo sovietiniai fizikai. Pirma „Tokamak“ tipo įrengimas turėtų suteikti daugiau energijos išėjimui, nei sunaudojama plazmai uždegti ir sulaikyti.

Iki 2012 m. Reaktorius turėjo būti įrengtas, tačiau informacijos apie sėkmingą jo veikimą nėra. Galbūt pastarųjų metų ekonominis sukrėtimas privertė pakoreguoti mokslininkų planus.

Sunkumai, norint pasiekti kontroliuojamą sintezę sukėlė daug spekuliacijų ir melagingų pranešimų apie vadinamuosius „Šaltojo“ termobranduolinio sintezės reakcija. Nepaisant to, kad dar nebuvo rasta jokių fizinių galimybių ar įstatymų, daugelis tyrinėtojų tvirtina apie jo egzistavimą. Galų gale, statymai yra per dideli: pradedant Nobelio premijomis mokslininkams ir baigiant valstybės geopolitiniu dominavimu, kuris įvaldė tokią technologiją ir įgijo prieigą prie energijos gausos.

Bet kiekviena tokia žinia yra perdėta ar atvirai klaidinga. Rimti mokslininkai panašios reakcijos egzistavimą sieja su skepticizmu.

Realios galimybės įsisavinti termobranduolinių reaktorių sintezę ir pramoninio veikimo pradžią yra nustumtos į XXI amžiaus vidurį. Iki to laiko bus galima pasirinkti reikiamas medžiagas ir pasirūpinti saugiu jų darbu. Kadangi tokie reaktoriai veiks su labai mažo tankio plazma, sintezės energijos saugumas bus daug didesnis nei atominės elektrinės.

Bet koks pažeidimas reakcijos zonoje iškart užgesins termobranduolinę liepsną. Tačiau nereikėtų pamiršti ir saugos priemonių: reaktorių vienetiniai pajėgumai bus tokie dideli, kad net dėl ​​šilumos ištraukimo kontūrų įvykus avarijai gali nukentėti tiek žmonės, tiek užteršti aplinką. Liko tik maža: palauk 30–40 metų ir pamatyk energijos gausos erą. Jei išgyvensime, žinoma.