-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

6.2K поста69.5K подписчика

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
Вы смотрите срез комментариев. Показать все
+2
прогресс в термояде есть просто медленный, при размерах реактора в сотни километров, по расчетам все бы уже давно работало но это нереально и на эти разработки выделяют не так много средств, просто нас еще не припёрла острая необходимость в них припрет где то в 2060
Вы смотрите срез комментариев. Чтобы написать комментарий, перейдите к общему списку
Лучшие посты за сегодня
7227

Раб найден

Раб найден
6522

Как раньше сортировали мусор

Как раньше сортировали мусор
6011

Такую Воркуту на ютубе вам не покажут. ЧАСТЬ 1

Такую Воркуту на ютубе вам не покажут. ЧАСТЬ 1 Воркута, Фотография, Длиннопост
Такую Воркуту на ютубе вам не покажут. ЧАСТЬ 1 Воркута, Фотография, Длиннопост
Такую Воркуту на ютубе вам не покажут. ЧАСТЬ 1 Воркута, Фотография, Длиннопост
Такую Воркуту на ютубе вам не покажут. ЧАСТЬ 1 Воркута, Фотография, Длиннопост
Такую Воркуту на ютубе вам не покажут. ЧАСТЬ 1 Воркута, Фотография, Длиннопост
Такую Воркуту на ютубе вам не покажут. ЧАСТЬ 1 Воркута, Фотография, Длиннопост
Такую Воркуту на ютубе вам не покажут. ЧАСТЬ 1 Воркута, Фотография, Длиннопост
Такую Воркуту на ютубе вам не покажут. ЧАСТЬ 1 Воркута, Фотография, Длиннопост
Такую Воркуту на ютубе вам не покажут. ЧАСТЬ 1 Воркута, Фотография, Длиннопост
Такую Воркуту на ютубе вам не покажут. ЧАСТЬ 1 Воркута, Фотография, Длиннопост
Такую Воркуту на ютубе вам не покажут. ЧАСТЬ 1 Воркута, Фотография, Длиннопост
Такую Воркуту на ютубе вам не покажут. ЧАСТЬ 1 Воркута, Фотография, Длиннопост
Показать полностью 12
5691

Никто не будет тебе платить за то, что ты просто сидишь и смотришь в окно... говорили они:)

Никто не будет тебе платить за то, что ты просто сидишь и смотришь в окно... говорили они:) Пилот, Канада, Работа мечты, Гражданская авиация, Длиннопост
Никто не будет тебе платить за то, что ты просто сидишь и смотришь в окно... говорили они:) Пилот, Канада, Работа мечты, Гражданская авиация, Длиннопост
Никто не будет тебе платить за то, что ты просто сидишь и смотришь в окно... говорили они:) Пилот, Канада, Работа мечты, Гражданская авиация, Длиннопост
Никто не будет тебе платить за то, что ты просто сидишь и смотришь в окно... говорили они:) Пилот, Канада, Работа мечты, Гражданская авиация, Длиннопост
Никто не будет тебе платить за то, что ты просто сидишь и смотришь в окно... говорили они:) Пилот, Канада, Работа мечты, Гражданская авиация, Длиннопост
Никто не будет тебе платить за то, что ты просто сидишь и смотришь в окно... говорили они:) Пилот, Канада, Работа мечты, Гражданская авиация, Длиннопост
Показать полностью 6
4942

На фоне новостей о падении курса криптовалют

На фоне новостей о падении курса криптовалют Скриншот, Юмор, Криптовалюта, Биткоины, Мат
Показать полностью 1
4732

Ответ на пост «Как невежливо с покупателями» 

3983

Справедливый мир

Справедливый мир Чилик, Комиксы, Зарплата
Показать полностью 1
3844

Пожизненная гарантия на электромобиль

Пожизненная гарантия на электромобиль Китай, Китай наизнанку, Электромобиль, Авто, Технологии, Gac, Aion, Длиннопост
Пожизненная гарантия на электромобиль Китай, Китай наизнанку, Электромобиль, Авто, Технологии, Gac, Aion, Длиннопост
Пожизненная гарантия на электромобиль Китай, Китай наизнанку, Электромобиль, Авто, Технологии, Gac, Aion, Длиннопост
Показать полностью 3
3829

Тогда работать никто не будет

Тогда работать никто не будет
3550

Запасной ребёнок

3361

И при этом все заглядывают в твой телефон...

И при этом все заглядывают в твой телефон...
3197

Как обидно

Как обидно
3172

О спорах в интернете

О спорах в интернете Перевел сам, Reddit, Комментарии, Спор, Помойка
Показать полностью 1
3062

Иностранка

Иностранка Иностранцы, Свидание, Девушки, Картинка с текстом
Показать полностью 1
3026

Неправильный ответ

Неправильный ответ
2960

Родственники бывшими не бывают

2845

Запрет

Запрет
2828

Помните, как ВС РФ прищемил обочечников, лишив их прав на преимущество?

Помните, как ВС РФ прищемил обочечников, лишив их прав на преимущество? ПДД, Обочечники, Верховный суд, Мат
Показать полностью 1
2824

Странный поступок

Странный поступок Добрые дела, Благотворительность, Помощь, Неожиданно, Объявление на Авито, Продажа, Скакалка, Длиннопост
Странный поступок Добрые дела, Благотворительность, Помощь, Неожиданно, Объявление на Авито, Продажа, Скакалка, Длиннопост
Странный поступок Добрые дела, Благотворительность, Помощь, Неожиданно, Объявление на Авито, Продажа, Скакалка, Длиннопост
Здравствуйте! Очень хотелось бы хотя бы пару скакалок для девочек 2х групп спортивной гимнастики (рост от 140 до 160 см). Они нам очень помогут в учебно-тренировочном процессе и к подготовке к соревнованиям. Благодарим за подарок и Обещаем тренироваться!
Странный поступок Добрые дела, Благотворительность, Помощь, Неожиданно, Объявление на Авито, Продажа, Скакалка, Длиннопост
Показать полностью 4
2497

Титан

Похожие посты закончились. Возможно, вас заинтересуют другие посты по тегам: