Термоядерный синтез: неисчерпаемый источник энергии или величайший фейл в истории науки

Недостатки технологии

Недостатки термоядерной энергетики, как и ее достоинства – вещь довольно условная. Пока не существует работающего прототипа реактора, и точно неизвестно, каким именно он будет. Однако некоторые «подводные камни» технологии хорошо видны уже сегодня.

Стоимость

Ядерный синтез изначально представлялся как способ дешевого получения энергии, но сегодня это утверждение все чаще поддается критике. Существующие устройства для удержания плазмы – это фантастически сложные конструкции весом в десятки тонн, с сотнями сверхпроводящих магнитов и замысловатой системой охлаждения жидким гелием. Их цена может достигать десятков миллиардов долларов. Примером может служить все тот же ITER, на который первоначально планировали потратить 5 млрд евро. Сегодня разработчики не уверены, что вложатся в сумму 20 миллиардов.

Топливо

Вероятно, что первые реакторы будут работать на дейтерий-тритиевой смеси: другие варианты сейчас выглядят малореалистичными. С дейтерием проблем нет – его можно получать из обычной воды, а вот тритий придется нарабатывать в специальных реакторах, и стоит такое удовольствие недешево.

В 2010 году производство килограмма этого вещества обходилось в 30 млн долларов. Конечно, есть практически «дармовая» дейтерий-дейтериевая реакция, но она протекает значительно сложнее. Кроме того, в ходе вышеуказанных взаимодействий возникает колоссальный поток нейтронов, облучающий конструкцию реактора и делающий его радиоактивным. Куда интереснее выглядит использование «безнейтронного» гелия-3, но осуществить взаимодействие с его участием мы пока не можем даже теоретически. К тому же за этим изотопом придется лететь на Луну, а то и на Юпитер, что выглядит абсолютной фантастикой.

Радиоактивность

Ядерный синтез обычно позиционируется как абсолютно чистый способ получения энергии, но это не совсем так. Действительно, при слиянии ядер не образуется килограммов токсичных отходов, но есть другая беда – наведенная радиация. Она возникает при воздействии нейтронов на конструкцию реакторов. Согласно некоторым оценкам, в постоянно работающих термоядерных установках радиация  будет в сто раз интенсивнее, чем в реакторах существующих атомных станций. Как решать эту проблему – непонятно: либо необходимо разрабатывать новые материалы, устойчивые к воздействию нейтронного облучения, либо элементы конструкций придется постоянно менять. Правда, в последнем случае неизбежно встанет вопрос о рентабельности подобных проектов. Еще можно добавить, что усложнение конструкции термоядерных реакторов дошло до такого уровня, что превратилось в фундаментальную проблему для их проектирования, создания и контроля качества.

Управляемый синтез

Практически одновременно с созданием водородной бомбы встала задача осуществления на Земле контролируемого, «прирученного» процесса термоядерного синтеза без ядерного взрыва. Был выдвинут ряд идей создания сверхвысокой начальной температуры — использование концентрации многих лазерных лучей или электронных пучков. Одно время даже обсуждалась идея «холодного» термоядерного синтеза. Но наиболее серьезные исследования были связаны с возможностью создания сверхвысокой температуры с помощью мощного электрического разряда в водородной плазме.

Одна из первых идей была выдвинута в 1950 году в СССР военнослужащим, сержантом Олегом Лаврентьевым (1926–2011). Он не имел в это время даже законченного среднего образования, но его мечтой было стать физиком. На свои скудные сержантские средства он выписывал научные и научно-популярные журналы и покупал учебники по физике. Лаврентьев послал в адрес правительства и Академии наук письма с изложением своей идеи получения термоядерной энергии. Эта идея заключалась в создании кругового электрического разряда в водороде, термоизоляция которого обеспечивалась бы электрическими силами отталкивания. Письма О. Лаврентьева были переданы в организации, занимавшиеся ядерными взрывами, и в конце концов попали к И. Е. Тамму и А. Д. Сахарову, которые в это время работали над созданием водородной бомбы. Они организовали демобилизацию О. Лаврентьева и его приезд в Москву, получение им среднего образования и поступление на физический факультет МГУ. Но сама идея Лаврентьева оказалась несостоятельной. Электрические поля не могли обеспечить устойчивое состояние кругового разряда. Лаврентьев и сам убедился в этом. Впоследствии, получив физическое образование, он работал в научных институтах, занимаясь ядерной физикой.

Тамм и Сахаров использовали рациональное зерно лаврентьевской идеи. В водородной плазме электрический ток действительно должен быть кольцевым, а сама плазма должна представлять собой тор (баранку). Но удерживать круговой ток в пространстве могло только магнитное поле особой конфигурации — линии индукции этого поля должны как бы обвивать плазменный тор. Ученые назвали такое поле тороидальным. Воплощение в жизнь этой идеи было связано с решением многих научных и инженерных задач. И в уже далеком 1951 году в созданном главным научным руководителем урановой проблемы в СССР И. В. Курчатовым секретном научном институте, называвшемся тогда Лаборатория № 2 АН СССР или Лаборатория измерительных приборов, а попросту ЛИПАН или «двойка», появилось подразделение, которое начало воплощать в жизнь идею Тамма и Сахарова. Сегодня «двойка» превратилась в огромный Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт», а подразделение, в котором начались работы по термояду, стало проектным центром ИТЭР, входящим в национальное агентство России по ИТЭР и в госкорпорацию «Росатом».

В 1951 году руководителями работ по осуществлению лабораторного термоядерного синтеза стали сотрудники И. В. Курчатова Л. А. Арцимович и И. Н. Головин — один из главных координаторов «мозгового штурма» проблемы. С 1973 года руководителем работы стал Б. Б. Кадомцев, а с 1975 года — Е. П. Велихов.

Росси-Пархомов

В 2009 году изобретатель А. Росси запатентовал аппаратуру, названную катализатором энергии Росси, которая реализует холодный термоядерный синтез. Устройство это было неоднократно продемонстрировано на публике, но независимой проверке не подвергалось. Физик Марк Гиббс на страницах журнала морально уничтожил и автора, и его открытие: без объективного анализа, дескать, подтверждающего совпадение полученных результатов с заявленными, это не может быть новостью науки.

Но в 2015 году Александр Пархомов успешно повторил эксперимент Росси с его низкоэнергетическим (холодным) ядерным реактором (LENR) и доказал, что у последнего огромные перспективы, хотя и под вопросом коммерческая значимость. Эксперименты, результаты которых были представлены на семинаре во Всероссийском НИИ эксплуатации атомных электростанций, показывают, что самая примитивная копия детища Росси — его ядерного реактора, может вырабатывать в два с половиной раза больше энергии, чем потребляет.

Видео про ШРУС

Состав кораблей — участников парадов в честь Дня ВМФ опубликован на сайте Минобороны

Устройства

В ка­че­ст­ве тер­мо­ядер­но­го ре­ак­то­ра для УТС наи­бо­лее при­вле­ка­тель­ны сис­те­мы, ра­бо­таю­щие в ста­цио­нар­ном или ква­зи­ста­цио­нар­ном ре­жи­ме. Та­ки­ми сис­те­ма­ми яв­ля­ют­ся маг­нит­ные ло­вуш­ки, обес­пе­чи­ваю­щие маг­нит­ное удер­жа­ние вы­со­ко­тем­пе­ра­тур­ной плаз­мы. Маг­нит­ное по­ле ло­вуш­ки ог­ра­ни­чи­ва­ет дви­же­ние за­ря­жен­ных час­тиц, обес­пе­чи­вая маг­нит­ную тер­мо­изо­ля­цию плаз­мы. Наи­боль­шее рас­про­стра­не­ние по­лу­чи­ли маг­нит­ные ло­вуш­ки ти­па то­ка­мак – замк­ну­тые то­рои­даль­ные сис­те­мы, маг­нит­ная кон­фи­гу­ра­ция ко­то­рых соз­да­ёт­ся внеш­ни­ми ка­туш­ка­ми и те­ку­щим по плаз­ме то­ком. То­ка­мак обес­пе­чи­ва­ет бес­ко­неч­но дол­гое удер­жа­ние уе­ди­нён­ной за­ря­жен­ной час­ти­цы, но столк­но­ве­ния ме­ж­ду час­ти­ца­ми и раз­ви­тие плаз­мен­ной тур­бу­лент­но­сти при­во­дят к по­те­рям плаз­мы. Близ­ки­ми свой­ст­ва­ми об­ла­да­ют сис­те­мы ти­па стел­ла­ра­тор – замк­ну­тые ло­вуш­ки, маг­нит­ное по­ле ко­то­рых соз­да­ёт­ся толь­ко внеш­ни­ми об­мот­ка­ми. Стел­ла­ра­то­ры кон­ст­рук­тив­но слож­нее то­ка­ма­ков; их осн. пре­иму­ще­ст­во свя­за­но с воз­мож­но­стью бо­лее про­дол­жи­тель­ной (ста­цио­нар­ной) ра­бо­ты, по­сколь­ку, в от­ли­чие от то­ка­ма­ков, не тре­бу­ет­ся под­дер­жа­ние те­ку­ще­го по плаз­ме то­ка. По­тен­ци­аль­но ин­те­рес­ные кон­фи­гу­ра­ции маг­нит­ных ло­ву­шек с об­ра­щён­ным маг­нит­ным по­лем ши­ро­ко­го рас­про­стра­не­ния не по­лу­чи­ли. От­кры­тые (про­боч­ные или зер­каль­ные) маг­нит­ные ловуш­ки из-за по­вы­шен­ных по­терь час­тиц в ка­че­ст­ве тер­мо­ядер­ных ре­ак­то­ров не рас­смат­ри­ва­ют­ся, од­на­ко со­хра­ня­ют­ся пер­спек­ти­вы их ис­поль­зо­ва­ния в ка­че­ст­ве тер­мо­ядер­ных ис­точ­ни­ков ней­тро­нов и плаз­мен­ных кос­мич. дви­га­те­лей.

Аль­тер­на­ти­вой маг­нит­но­го удер­жа­ния слу­жит прин­цип инер­ци­аль­но­го удер­жа­ния, ос­но­ван­ный на воз­мож­но­сти про­те­ка­ния тер­мо­ядер­ной ре­ак­ции за вре­мя ес­теств. раз­лё­та вы­со­ко­тем­пе­ра­тур­ной плаз­мы. По­сколь­ку это вре­мя очень ко­рот­кое, для вы­пол­не­ния кри­те­рия Ло­усо­на смесь дей­те­рия и три­тия не­об­хо­ди­мо бы­ст­ро и силь­но сжать и на­греть. Для это­го мож­но ис­поль­зо­вать мощ­ные ла­зер­ные им­пуль­сы (ла­зер­ный тер­мо­ядер­ный син­тез), пуч­ки ус­ко­рен­ных час­тиц (ион­ный тер­мо­ядер­ный син­тез), раз­ря­ды с боль­шим то­ком (пинч-эф­фект) и др. По су­ти, речь идёт о ми­ниа­тюр­ных тер­мо­ядер­ных взры­вах, для реа­ли­за­ции ко­то­рых соз­да­ют­ся слож­ные мно­го­слой­ные ми­ше­ни, обес­пе­чи­ваю­щие бо­лее рав­но­мер­ное и од­но­род­ное бы­строе сжа­тие то­п­лив­ной сме­си и её на­грев. Од­но­род­ность не­об­хо­ди­ма, что­бы из­бе­жать раз­ви­тия не­ус­той­чи­во­стей плаз­мы – од­но­го из осн. пре­пят­ст­вий на пу­ти к реа­ли­за­ции УТС. Пред­ло­жен спо­соб т. н. бы­ст­ро­го под­жи­га, ко­гда сжа­тие пред­ше­ст­ву­ет на­гре­ву, ко­то­рый дол­жен быть им­пульс­ным, сверх­ко­рот­ким для ло­каль­но­го под­жи­га ми­ше­ни, с по­сле­дую­щим рас­про­стра­не­ни­ем тер­мо­ядер­но­го го­ре­ния на всю плаз­му.

И. С. Филимоненко

Холодный термоядерный синтез исследовался в СССР уже в конце пятидесятых годов прошлого века. Реактор был сконструирован Иваном Степановичем Филимоненко. Однако в принципах действия этого агрегата никто не сумел разобраться. Именно поэтому вместо позиции безусловного лидера в области ядерно-энергетических технологий, наша страна заняла место сырьевого придатка, распродающего собственные природные богатства, лишающего целые поколения будущего. А ведь опытная установка уже была создана, и она производила реакцию тёплого синтеза. Автором самых прорывных энергетических конструкций, подавляющих радиацию, был уроженец Иркутской области, прошедший разведчиком всю войну от своих шестнадцати до двадцати лет, орденоносец, энергичный и талантливый физик И. С. Филимоненко.

Термоядерный синтез холодного типа был, как никогда, близок. Тёплый синтез проходил при температуре всего 1150 градусов по Цельсию, а основой была тяжёлая вода. Филимоненко отказали в патенте: якобы ядерная реакция невозможна при такой низкой температуре. Но синтез шёл! Тяжёлая вода разлагалась посредством электролиза на дейтерий и кислород, дейтерий растворялся в палладии катода, где и происходила реакция ядерного синтеза. Производство безотходное, то есть без радиации, а нейтронное излучение тоже осутствовало. Только в 1957 году, заручившись поддержкой академиков Келдыша, Курчатова и Королёва, чей автортет был непререкаем, Филимоненко сумел сдвинуть дело с мёртвой точки.

Немного физики, занимательной и не очень

Нейтроны и протоны в атомном ядре связываются за счет так называемого сильного взаимодействия. Чем легче ядро, тем больше энергия этой связи. Реакция ядерного синтеза – это тип реакции, при которой количество нуклонов (протонов или нейтронов) в ядре возрастает. При этом выделяется значительная энергия, за счет которой и должен работать наш реактор.

Солнце — ближайший к нам работающий термоядерный реактор

Однако все не так просто. Протоны обладают электрическим зарядом, следовательно, испытывают воздействие кулоновских сил. В ядре их компенсирует сильное взаимодействие, но оно работает только в очень небольших масштабах. Чтобы ядра начали сливаться, необходимо сблизить их на эту дистанцию, преодолев кулоновское отталкивание. В звездах эту работу выполняет сила притяжения, в водородной бомбе – специальный ядерный запал, в ускорителях – кинетическая энергия частиц, разогнанных электрическим полем.

Гравитация человеку пока что неподвластна, ускоритель слишком неудобен и дорог, поэтому для создания термоядерной реакции используется тепловой метод – исходные элементы нагревают до десятков и сотен миллионов градусов. Под воздействием высокой температуры частицы преодолевают силы кулоновского отталкивания и сближаются на дистанции, где начинает работать сильное взаимодействие.

Важнейшим является выбор исходного сырья для реакции. Причем реальных вариантов не так и много. Наиболее осуществимой считается реакция между двумя изотопами водорода – дейтерием (D) и тритием (T):

Ее результатом является ядро гелия (альфа-частица) и высокоэнергетический нейтрон. При этом выделяется 17,6 мегаэлектронвольт энергии. Для начала процесса необходимо разогреть исходную смесь «всего лишь» до 100 млн градусов.

Схема единственной доступной для нас сейчас термоядерной реакции

Другим возможным вариантом является слияние двух ядер дейтерия («монотопливо»). Но при тех же 100 млн градусах данный процесс протекает в несколько раз медленнее, чем дейтерий-тритиевая реакция.

Весьма перспективно выглядит использование дейтерия и гелия-3:

Данная реакция более выгодна энергетически, но осуществить ее куда сложнее: для ее начала необходима температура около 1 млрд градусов. Кроме того, непонятно, где брать гелий-3? Этого изотопа в избытке на Луне, но туда еще нужно добраться и организовать его сбор. Термоядерное взаимодействие дейтерия и гелия относится к так называемым безнейтронным реакциям. Они считаются более перспективными, так как не имеют потерь, связанных с нейтронным потоком, и, что самое главное, не вызывают наведенную радиоактивность в конструкционных материалах реактора.

Примерами подобных реакций могут служить:

• 2H + 6Li = 24He + 22,4 МэВ;
• 3He + 6Li = р + 24He + 16,9 МэВ;
• 3He + 3He = 2р + 4He + 12,86 МэВ.

Мы ежедневно можем наблюдать работающий прототип термоядерного реактора прямо у себя над головами. Однако реакция слияния протонов, которая происходит в недрах Солнца и других звезд, вообще не рассматривается в качестве рабочего способа получения энергии. Для ее инициации необходимо количество водорода равное примерно 80 массам Юпитера.

Токамак

Для создаваемого устройства И. Н. Головин придумал название — токамак (ТОроидальная КАмера с МАгнитными Катушками). Токамак-1 (Т-1) и Токамак-2 (Т-2) оказались неудачными — плазма разрушалась очень быстро. Наконец, в 1968 году на Т-3 был достигнут некоторый успех — плазма с температурой 10 миллионов градусов просуществовала почти секунду. При этом были зафиксированы нейтроны — продукты термоядерной реакции синтеза. Успех был повторен английскими физиками на их аналогичном устройстве. В мире начался настоящий бум сооружения подобных устройств — к 1986 году их общее число достигло 300. Этому способствовало полное рассекречивание работ по мирному использованию термоядерной энергии, которые велись в СССР.

В 1956 году И. В. Курчатов на конференции физиков-ядерщиков в английском ядерном центре Харуэлл сделал доклад, в котором рассказал об идее токамака и ее осуществлении в СССР. А в это время еще существовала во всех странах полная секретность работ по ядерной энергетике (о запуске в СССР ядерной электростанции в 1954 году было объявлено, но детали ее конструкции оставались строго секретными). Поэтому доклад Курчатова стал сенсацией. Мировое сообщество физиков-ядерщиков было поражено успехами советской физики и размахом работ по термоядерному синтезу. Сам термин «токамак» стал международным словом, не требующим перевода (несколько ранее так было со словом «спутник»).

В разных проектах использовались различные термоядерные реакции. Вот только некоторые из них (с указанием кинетической энергии продуктов реакции):

2H + 2H → 1H + 3H + 4,0 МэВ,2H + 2H → 3He + 1n + 3,3 МэВ,2H + 3H → 4He + 1n + 17,6 МэВ,3He + 3He → 4He + 21p + 12,8 МэВ,2H + 3He → 1p + 4He + 18,5 МэВ,2H+ 7Li → 24He + 1p + 16,9 МэВ.

Внутри звезд, где кроме водорода, гелия и лития присутствуют и ядра других легких элементов, возможны и иные ядерные реакции синтеза. Но основное энерговыделение определяется превращением водорода в гелий. Кинетическая энергия продуктов этих реакций синтеза в расчете на одну частицу оказалась в несколько раз больше, чем в реакциях деления тяжелых ядер.

Токамаки все больше увеличивались в размерах, создавались все более сильные магнитные поля, возрастала сила тока в плазме. При токах в тысячи ампер воздействующие на них магнитные поля должны иметь индукцию не менее 10 тесла — это в сотни тысяч раз больше магнитного поля Земли и в тысячи раз больше магнитных полей в электромагнитах подъемных кранах. Существование магнитного поля в катушке электромагнита определяется током в его обмотке. Для создания магнитных полей в десятки тесла сила тока в обмотке должна составлять десятки тысяч ампер. А это возможно только тогда, когда обмотки не будут иметь электрического сопротивления, т.е. будут сделаны из сверхпроводящего материала, и их температура не будет превышать 4 кельвинов. Единственным охладителем до таких температур может быть только жидкий гелий.

Технология создания сверхсильных магнитных полей создавалась для различных целей — для ускорителей заряженных частиц, для медицинских томографов. Но в этих случаях магнитное поле имело обычную соленоидальную форму. А в токамаке создание необычного тороидального поля требовало и необычных сердечников, и необычных их обмоток. Важнейшим вопросом становилась и защита внутренних стенок реакционной камеры от случайных выбросов плазмы с ее многомиллионной температурой, и защита этих стенок от разрушающего действия быстрых нейтронов, и десятки других трудностей, которые нужно было преодолевать. Мечта о 5–10 годах для решения проблемы «приручения» термоядерной реакции так и осталась мечтой.

В 1985 году были построены Токамак-15 и Токамак-16. Это были совместные разработки СССР — Китай и СССР — Япония, поскольку в Советском Союзе уже не было возможности затратить на эти работы миллионы долларов. Зато научными руководителями проектов были российские ученые — академики Б. Б. Кадомцев и Е. П. Велихов (Е. П. даже был награжден японским «Орденом восходящего солнца»). Длительность устойчивого состояния плазмы в этих реакторах уже превышала секунду. Но главное, стало ясно, что для длительного устойчивого состояния плазмы необходимы реакторы значительно больших размеров — примерно в 10 раз больших, чем Токамак-16. Стоимость сооружения такого реактора оценивалась уже в несколько миллиардов долларов. И ни одна страна в мире (включая и США) не могла себе позволить такой научный эксперимент. Тем более, что предполагаемый реактор мог и не дать ожидаемого результата.

Ж

Безопасна ли реакция термоядерного синтеза

Главным преимуществом реакции термоядерного синтеза, проходящей внутри токамака, является ее безопасность. Можно удивиться, как такое возможно при достижении таких высоких температур, но это действительно так.

Все из-за того, что плотность плазмы в миллион раз меньше плотности атмосферы. Благодаря такой особенности работы, взрыв из-за внутреннего давления просто невозможен. Да и если температура начнет падать, плазма просто будет, как говорят физики, ”осыпаться”. Плюс, топливо подается в течение всей реакции и для ее остановки достаточно просто прекратить его подачу. Например, атомную станцию просто выключить нельзя и я уже рассказывал, почему.

Единственной опасностью является только то, что изотоп трития обладает небольшой радиоактивностью. Впрочем, она не такая высокая, чтобы переживать по этому поводу. Она существенно ниже, чем у топлива для атомной станции. Например, период полураспада уранового топлива составляет почти 5 миллиардов лет (то есть почти никогда), а трития — всего 12 лет. Да и используется его минимальное количество.

А еще можно добавить, что технологию реакции термоядерного синтеза нельзя применить в военных целях. Создание плазмы вне токамака пока невозможно, а использование его самого в качестве оружия слабо осуществимо из-за того, что он не взрывается.

Будущее мировой энергетики

В то же время, к концу двадцатого столетия стало отчетливо ясно, что человечество стоит перед угрозой всемирного энергетического голода. Тогда, двадцать лет назад, 80% мировой электроэнергии производилось на тепловых электростанциях, использующих в качестве источника энергии каменный уголь и природный газ, 15% приходилось на гидроэнергию, 10% — на ядерные (урановые) электростанции. Энергия солнечного излучения, ветра, морских приливов и тепла земных недр составляла в общем энергетическом балансе лишь сотые доли процента.

Работы ряда международных организаций позволили оценить мировые запасы природных источников электроэнергии и темпы нарастания ее потребления. По самым оптимистическим прогнозам, природного газа должно хватить на 100 лет, каменного угля — на 300 лет, урана — на 500 лет. Значительно расширить производство гидроэнергии не представляется возможным по экологическим соображениям. Мощные гидростанции требуют создания огромных водохранилищ, а это может нанести непоправимый вред природе. Так, например, при постройке крупнейшей в мире гидростанции «Три ущелья» на реке Янцзы (мощностью 22,5 ГВт) созданное искусственное озеро площадью в 630 км2 потребовало переселения трех миллионов человек. А в несколько раз меньшие по мощности российские гидростанции Братская и Усть-Илимская «снабжены» водохранилищами площадью 5400 км2 и 1830 км2 . Это уже не озера, а целые моря.

Мы специально ничего не говорим о нефти, запасы которой, как известно, наиболее ограничены (максимум на 60–80 лет). В получении электроэнергии сама нефть не играет заметной роли. Она используется для транспорта — авиационного, автомобильного, водного и железнодорожного. Часть транспорта, конечно, можно будет перевести на электрические двигатели, как уже это сделано для железнодорожного транспорта. Но, во-первых, это даст еще большую нагрузку на сжигание газа и каменного угля и, во-вторых, довольно трудно представить авиацию на «электрической тяге». А главное, прекратить использование нефти в качестве топлива придется довольно скоро, ведь нефть — невосполнимый источник многих химических технологий. Перефразируя Д. И. Менделеева, скоро можно будет сказать, что дешевле сжигать в автомобилях ассигнации, чем бензин.

Что произошло в мировой энергетике за прошедшие 20 лет? Главное изменение — это значительное увеличение доли используемого в качестве источника энергии природного газа. Она увеличилась с 5 до 15%. Соответственно, доля каменного угля уменьшилась до 50%. Гидроэнергия обеспечивает 20%, а ядерная энергия — 12%. По-прежнему крайне незначительна роль в энергетическом балансе энергии солнечного излучения и ветровой энергии. Увеличение доли природного газа в энергобалансе безусловно снижает экологический вред от сжигания каменного угля, в продуктах горения которого содержится целый ряд вредных газов и микрочастиц тяжелых металлов. Улавливание этих примесей перед выбросом газов в атмосферу обходится очень дорого. Это смогли себе позволить США, где сжигание каменного угля дает 60% энергии. А вот экологическая обстановка в густонаселенных районах Китая катастрофически ухудшается. В этой стране, почти лишенной природного газа, 75% электроэнергии производится за счет сжигания каменного угля. Россия в этом отношении — благополучная страна. Уже только 20% электроэнергии производится на угольных электростанциях, а 55% дает природный газ. Суммарная доля использования гидроэнергии и ядерной энергии примерно соответствует среднемировому показателю — 32%.

Ссылкa[править | править код]

Реактор

Более сорока лет мировое термоядерное лобби тратит около миллиона долларов ежегодно на исследования термоядерного синтеза, который предполагается получить с помощью ТОКАМАКа. Однако практически все прогрессивные учёные против таких исследований, поскольку положительный результат, скорее всего, невозможен. Западная Европа и США разочарованно приступили к демонтажу всех своих ТОКАМАКов. И только в России ещё верят в чудо. Хотя многие учёные считают эту идею идеальным тормозом альтернативы ядерному синтезу. Что же такое ТОКАМАК? Это один из двух проектов термоядерного реактора, представляющий собой тороидальную камеру с магнитными катушками. А ещё существует стелларатор, в котором плазма удерживается в магнитном поле, но катушки, наводящие магнитное поле, — внешние, в отличие от ТОКАМАКа.

Это очень непростая конструкция. ТОКАМАК по сложности вполне достоен Большого адронного коллайдера: более десяти миллионов элементов, а общие затраты вместе со строительством и стоимостью проектов значительно превышают двадцать миллиардов евро. Коллайдер намного дешевле обошёлся, а поддержка работоспособности МКС также стоит не дороже. Тороидальные магниты требуют восьмидесяти тысяч километров сверхпроводящей нити, их общий вес превосходит четыреста тонн, а полностью реактор весит примерно двадцать три тысячи тонн. Эйфелева башня, например, весит всего семь тысяч с небольшим. Плазма ТОКАМАКа состаляет восемьсот сорок кубометров. Высота — семьдесят три метра, шестьдесят из них — под землёй. Для сравнения: Спасская башня имеет высоту всего семьдесят один метр. Площадь платформы реактора — сорок два гектара, как шестьдесят футбольных полей. Температура плазмы — сто пятьдесят миллионов градусов по Цельсию. В центре Солнца она в десять раз ниже. И всё это ради управляемого термоядерного синтеза (горячего).