-30

Космическое враньё. Почему термоядерный реактор не могут построить уже 50 лет

Эта технология может решить все проблемы жителей Земли. Но она продолжает оставаться скорее фантазией ученых и инженеров, чем спасительным готовым решением.

Введение в термоядерный реактор

Идея выработки энергии на основе «обратного деления», основанная на разности масс, увлекла физиков много лет назад. Проблемой первых термоядерных реакторов или, точнее, того, что было на них похоже, оставалось не только высокое энергопотребление, но и отсутствие реальных результатов.

Для упрощения понимания физики процесса нужно сказать, что термоядерный реактор работает не так, как традиционная АЭС. Внутри термоядерного реактора (токамака) с помощью электричества разогревается специальный газ, который удерживается в тепловом контуре специальными особо мощными магнитами.

Космическое враньё. Почему термоядерный реактор не могут построить уже 50 лет Из сети, Токомак, Термоядерный реактор, Энергия, Физики, Магнитное поле, ITER, Гифка, Длиннопост

Фото: Wikimedia / Oak Ridge National Laboratory / CC BY 2.0

Главная проблема термоядерного реактора состоит в том, что температура газа, разогретого до состояния плазмы, значительно превышает температуру на поверхности Солнца. Показательным примером в этом смысле является китайский термоядерный реактор. Внутри токамака EAST, прозванного «китайским искусственным солнцем», учёные разогрели плазму до ста миллионов градусов. В недрах Солнца газ разогревается всего лишь до 15 млн градусов.

Космическое враньё. Почему термоядерный реактор не могут построить уже 50 лет Из сети, Токомак, Термоядерный реактор, Энергия, Физики, Магнитное поле, ITER, Гифка, Длиннопост

Как работает термоядерный синтез. GIF-анимация: Wikimedia / Anynobody / CC BY-SA 3.0

Ни один из существующих материалов длительный нагрев такой температурой выдержать не может — любой, даже самый прочный сплав, созданный в секретных военных лабораториях, деформируется и превратится в пыль, если реакцию чуть-чуть «передержать». Именно по этой причине термоядерная реакция на данном этапе не длится больше минуты. Китайским учёным, по большому счёту, повезло — они смогли удержать плазму и получить некоторое количество энергии в течение 100 секунд, но затем аварийная защита реактора отключила комплекс из-за перегрева.

Космическое враньё. Почему термоядерный реактор не могут построить уже 50 лет Из сети, Токомак, Термоядерный реактор, Энергия, Физики, Магнитное поле, ITER, Гифка, Длиннопост
Космическое враньё. Почему термоядерный реактор не могут построить уже 50 лет Из сети, Токомак, Термоядерный реактор, Энергия, Физики, Магнитное поле, ITER, Гифка, Длиннопост

Современные термоядерные реакторы воспроизводят процессы, происходящие на Солнце, достигая температур, которые превышают температуру солнечного ядра в 6 раз.

Должен быть маленьким

Портативный термоядерный реактор, который работает на мусорном топливе прямо на борту «ДеЛориана» в фильме «Назад в будущее» — по своей сути не такая уж беспочвенная технологическая выдумка. Фактически, концепция, описанная в фильме, представляет собой идеальную потребительскую модель продукта будущего. Но для того, чтобы создать маленький и портативный реактор, нужно сначала достроить большой, и заставить его работать так, как нужно.

В 2020 году во Франции, несмотря на мировую пандемию коронавируса, началась окончательная сборка корпусов первого термоядерного реактора ITER. Ключевым элементом реактора должен стать герметичный криостат и вакуумная камера, внутри которых будет поддерживаться процесс термоядерного синтеза. Закончить сборку обещают к 2025 году, а первый пуск намечен на 2026–2027 год.

ITER, по мнению многих учёных, — это проект, который обязательно провалится, но закрывать который категорически нельзя. Но тут важно понять, что международные распри даже внутри ЕС и научного сообщества в целом влияют на то, как понимают проблему и устройство термоядерного реактора в мире.

Судите сами. Международная группа учёных, включая российских специалистов, десяток лет доводит ITER до совершенства и не меняют конструкцию «кольцевого» реактора. А потом появляются британские учёные, которые говорят, что сферический реактор проще, лучше, дешевле, эффективнее, и несколько раз демонстрируют расчёты потенциального КПД.

К слову, британцы, считающие ITER бесперспективным, испытывают сразу три реактора разных типов. Первый — Tokamak Energy, основан на классическом понимании принципа получения термоядерной энергии и в некотором смысле копирует решения ITER, только в слегка измененном виде.

Космическое враньё. Почему термоядерный реактор не могут построить уже 50 лет Из сети, Токомак, Термоядерный реактор, Энергия, Физики, Магнитное поле, ITER, Гифка, Длиннопост

Экспериментальный термоядерный реактор ITER. Фото: IOP Publishing / International Atomic Energy Agency / The ITER magnet systems: progress on construction

Второй — совместное решение британского Минэнерго и компании Westinghouse, основанное на быстром реакторе со свинцовым охлаждением.

Третий — небольшой высокотемпературный реактор U-Battery с газовым охлаждением. Он максимально приближен к тому, что демонстрировал Эммет Браун в фильме «Назад в будущее».

Профессор физики Войцех Ковалик пояснил, что из-за такой неразберихи у научного сообщества нет точного понимания и единой концепции развития.

«Конечно не будет никакого коммерческого решения ещё лет 30, не меньше. Не развита сама технология, несмотря на суперкомпьютеры и глубокое понимание механизмов, по которым плазма взаимодействует с реактором. Наука сейчас лишь на первой ступени в истории с термоядерным синтезом. ITER делу не поможет — это большая лаборатория, постройка которой поможет понять, ошибались ученые в понимании плазмы или нет», — говорит Ковалик.

В таких условиях, по словам Ковалика, нет смысла рассуждать ни о больших, ни тем более о маленьких портативных реакторах. Единственным существующим решением в этой области, по словам Ковалика, остается реактор Тони Старка из фильма «Железный человек», хотя и ту технологию дальше эксперимента никуда не выводили.

В теории создания портативного термоядерного реактора максимально преуспел американский физик Сальваторе Сезар Пайс (Salvatore Cezar Pais) из авиационного дивизиона Военно-морского военного центра. Он запатентовал технологию нагрева и удержания плазмы в тепловом контуре с помощью динамического фузора. Устройства, которое быстро вращаются и сильно вибрируют внутри камеры, создавая «концентрированный поток магнитной энергии» (concentrated magnetic energy flux). Но почти сразу публикаций статьи об этом открытии патент засекретили.

Топливное бешенство

Нет общего мнения и по части топлива, которым нужно «топить» термоядерные реакторы. «Свидетели секты изотопов гелия» считают, что сжигание гелия-3 в топке термоядерного реактора первого поколения — это решение на 200–300 лет, пока не придумают что-нибудь получше. Реалисты отвечают расчётами стоимости добычи гелия-3 в лунном грунте и стоимости его доставки на Землю.

Наиболее перспективными в данный момент считают два вида топливных пар: дейтерий-тритий, и гелий-3-бор. Первый вид топлива считается предпочтительным для использования в «базовых» реакторах на начальной стадии развития технологий, вторая топливная сборка понадобится, когда «термояд» освоят в промышленных масштабах.

Космическое враньё. Почему термоядерный реактор не могут построить уже 50 лет Из сети, Токомак, Термоядерный реактор, Энергия, Физики, Магнитное поле, ITER, Гифка, Длиннопост

Вероятный облик завода, добывающего гелий-3 на Луне. Фото: ExplainingTheFuture

Но совсем недавно физики из МТИ протестировали третий вид топлива: дейтерий-водородную топливную сборку, в которую добавляется специальная «присадка». В качестве последней используется хорошо знакомый сторонникам лунной колонизации гелий-3. Изотоп гелия, как выяснилось в ходе экспериментов, ускоряет реакцию и облегчает «течение» плазмы внутри стенок реактора.

В новом типе топлива концентрация гелия-3 составляет меньше одного процента. Но именно ионы газа ускоряют реакцию и снижают количество электроэнергии, необходимой, чтобы «поджечь» термоядерную реакцию.

Главная проблема состоит в том, что практического применения ни одна из этих топливных сборок, как и сами реакторы, могут не увидеть. Сложность кроется там, где всегда рождается множество споров. Бюрократические тонкости и разногласия учёных привели к тому, что до сих пор ни одной страной мира, ни ведущими агентствами по ядерной энергетике (например, МАГАТЭ) не утверждены рекомендованные к испытаниям термоядерные реакторы.

По существу, даже ITER, строительство которого обошлось в 45 млрд евро, представляет собой очень дорогую и рискованную попытку понять, как можно обуздать и подчинить термоядерный синтез. В случае, если термоядерная реакция выйдет из-под контроля и земли недалеко от курортного Марселя превратятся в семипалатинский ядерный полигон, ошибку постараются списать на кого-то одного, а не на научное сообщество в целом. Именно по этой причине прогресса с получением «чистой энергии» не удаётся достичь много лет.

Источник.

Наука | Научпоп

6.5K постов71.3K подписчиков

Добавить пост

Правила сообщества

ВНИМАНИЕ! В связи с новой волной пандемии и шумом вокруг вакцинации агрессивные антивакцинаторы банятся без предупреждения, а их особенно мракобесные комментарии — скрываются.

Основные условия публикации

- Посты должны иметь отношение к науке, актуальным открытиям или жизни научного сообщества и содержать ссылки на авторитетный источник.

- Посты должны по возможности избегать кликбейта и броских фраз, вводящих в заблуждение.

- Научные статьи должны сопровождаться описанием исследования, доступным на популярном уровне. Слишком профессиональный материал может быть отклонён.

- Видеоматериалы должны иметь описание.

- Названия должны отражать суть исследования.

- Если пост содержит материал, оригинал которого написан или снят на иностранном языке, русская версия должна содержать все основные положения.


Не принимаются к публикации

- Точные или урезанные копии журнальных и газетных статей. Посты о последних достижениях науки должны содержать ваш разъясняющий комментарий или представлять обзоры нескольких статей.

- Юмористические посты, представляющие также точные и урезанные копии из популярных источников, цитаты сборников. Научный юмор приветствуется, но должен публиковаться большими порциями, а не набивать рейтинг единичными цитатами огромного сборника.

- Посты с вопросами околонаучного, но базового уровня, просьбы о помощи в решении задач и проведении исследований отправляются в общую ленту. По возможности модерация сообщества даст свой ответ.


Наказывается баном

- Оскорбления, выраженные лично пользователю или категории пользователей.

- Попытки использовать сообщество для рекламы.

- Фальсификация фактов.

- Многократные попытки публикации материалов, не удовлетворяющих правилам.

- Троллинг, флейм.

- Нарушение правил сайта в целом.


Окончательное решение по соответствию поста или комментария правилам принимается модерацией сообщества. Просьбы о разбане и жалобы на модерацию принимает администратор сообщества. Жалобы на администратора принимает @SupportComunity и общество пикабу.

Подробнее
Лучшие посты за сегодня
14839

Видеообращение \ верификация

9495

И так бывает...

И так бывает... Медведи, Охота, Депутаты, Черный юмор, Картинка с текстом
Показать полностью 1
9155

Описание автора видео:

8887

Собственница

Собственница Скриншот, Бабка
Показать полностью 1
7833

Ты больше никогда не увидишь моих глаз

Показать полностью
7821

Отрицательная эвакуация

Отрицательная эвакуация Эвакуация, Плен, Политика
7330

Наконец посмотрела Snatch

7178

За все своя цена

За все своя цена
7100

А ведь и правда

А ведь и правда
6681

Больница Новоазовска

Больница Новоазовска Политика, Пленные, Россия и Украина, Новоазовск, Больница, Госпиталь, Солдаты, Сон, Трогательно, Спецоперация, РИА Новости
6433

В здравом уме:)

В здравом уме:) Комментарии на Пикабу, Политика, Турция, Джо Байден, Скриншот
Показать полностью 1
6088

Ванга

5805

Диалог в Ростовском СИЗО

Диалог в Ростовском СИЗО Россия, Украина, Спецоперация, Война, Политика
Показать полностью 1
5584

Не напрягаются

Не напрягаются Юмор, Мемы, Тонкий юмор, Картинка с текстом, Игра слов, Грустный юмор, Комментарии, Кот, Скриншот
5332

Воссоединение

Воссоединение
5145

Ответ на пост «Эта цитата войдёт в анналы...»

Ответ на пост «Эта цитата войдёт в анналы...» Алексей Арестович, Россия и Украина, Война, Цитаты, Пропаганда, Политика, Ответ на пост, Тень
5095

Женские страдания

Женские страдания Комментарии на Пикабу, Скриншот, Мужская кулинария, Соблазн, Ответ, Мужчины и женщины
5075

Эти валлийцы вообще звери!

Эти валлийцы вообще звери!
4942

Эвакуация в плен

4874

Первосезонники

Первосезонники Картинка с текстом, Мемы, Мото, Мотоциклисты, Юмор
Показать полностью 1
Похожие посты закончились. Возможно, вас заинтересуют другие посты по тегам: