Ядерная энергетика — списывать рано! — О самолётах и авиастроении

Начинается новый этап изучения термоядерного синтеза. Кто еще не забывает известный фильм Ромма «Девять дней одного года» в том месте до управляемого «термояда» Смоктуновскому и Баталову осталось полшага. Ученые верили, что до «термояда» рукой подать: так как за ядерной бомбой последовала АЭС, но вот за термоядерной бомбой прошло ужо более 60 лет бесплодных попыток создать термоядерный реактор.

От штурма ученые перешли к планомерной осаде, причем пошли несколькими дорогами. Главная задача — инициировать самоподдерживающуюся реакцию слияния изотопов водорода, трития и дейтерия, на протяжении которой обязана выделяться энергия синтеза. Реши ученые эту задачу, и человечеству обеспечено на столетия вперед энергетическое Эльдорадо, поскольку 1 г трития и смеси дейтерия энергетически эквивалентен 8 т нефти, но лишь до тех пор пока решить ее не получалось.

Условия в термоядерном реакторе сродни солнечным, никакой сосуд не выдержит давления в 100 температуры и миллиардов атмосфер более 50 миллионов градусов. Исходя из этого реакцию в состоянии плазмы стремятся провести в подвешенном состоянии посредством магнитного поля, в реакторе типа токамак плазма имеет форму тороида, а в стеллалаторе магнитное поле наводится внешними индукторами.

И вот в Германии, в городе Greifswald, завершено строительство наибольшего в мире стеллалатора Wendelstein 7-Х (по имени горы в Баварии). Уже в следующем году ученые рассчитывают довести температуру плазмы до 100 миллионов градусов и удерживать ее до 30 мин.. Неспециализированная цена проекта, частично финансируемого ЕС, превысила миллиард долларов.

Столько стоят мелкие шаги в ядерной физике.

Тем временем во Франции, неподалеку от Марселя, завершается строительство соперника — термоядерного реактора типа токамак ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor), что будет прототипом промышленного термоядерного реактора. Данный интернациональный проект обязан реализоваться приблизительно к 2020 году, его цена оценивается в более чем 10 миллиардов евро.

А последние известия с фронта термоядерного синтеза пришли из Англии и США. В Англии трудится токамак Joint European Torus (JET) — прообраз реактора ITER, что с 1997 года устанавливает рекорды эффективности.

на данный момент ученые приблизились к самому желанному для термоядерной техники результату — к точке безубыточности, в то время, когда выход энергии превышает ее поступление, не смотря на то, что отличных показателей на сегодня — это 16 милионов ватт термоядерной энергии из входной мощности в 24 милионов ватт.

А вот в Ливерморской национальной лаборатории в Соединенных Штатах термоядерная реакция осуществляется принципиально вторым методом: обстрелом изотопной смеси лазерными импульсами, это именуется инерциальный термоядерный синтез, что по большому счету не предусматривает магнитного удержания плазмы. На установке NIF (National Ignition Facility) на микрокапсулу с изотопами воздействуют 192 замечательных лазера, каковые снабжают разогрев и одновременное сжатие, в следствии чего достигнуто давление в 150 миллиардов воздухов, а плотность материала горючего в таких условиях превысила в 3 раза плотность материи в ядре Солнца.

Не обращая внимания на огромную сложность опытов, каковые ведутся уже пара лет с производительностью в один лазерный «обстрел» в пара месяцев, результаты более чем впечатляют. В первый раз достигнута пресловутая точка безубыточности с хорошим (около 1%) выходом энергии. Другими словами, возможно сообщить, лед тронулся.

дейтерия и Запасов трития на Земле хватит на много лет, более того, имеется еще один источник термояда — изотоп гелий-3, содержащийся в лунном грунте, реголите. До тех пор пока это звучит фантастически, но многие физики действительно считают, что именно на гелии-3 будет существовать энергетика последующих столетий. Его добыча — дело техники, техники не более сложной, чем создание термоядерного реактора.

Альтернатива (для наивных)

В случае если послушать вторых других исследователей, все эти такамаки с плазмой никому не необходимы: термоядерный реактор действующий при давлениях и температурах простого химического реактора, радиации не дает и равен по размерам тумбочке рабочего стола. Это не розыгрыш, это — направление ядерной физики, подавляющим большинством физиков, действительно, относимое к лженауке, но существующее и до сих пор будоражащее умы. Речь заходит о реакторе Росси, о «холодном термояде — cold fusion».

Отцом идеи есть, но, не итальянский доктор наук, а английский язык , сравнительно не так давно погибший узнаваемый электрохимик родом из Чехословакии Мартин Фляйшман (Martin Fleischmann), что во второй половине 80-ых годов XX века совместно со Стенли Понсом заявил об открытии относительно несложной электрохимической, по сути собственной ядерной, реакции превращения никеля в медь с выходом энергии. Тогда это стало всемирный сенсацией, во многих лабораториях ученые ринулись повторять и контролировать сенсационные опыты, но… результатов Фляйш-Мана-Понса не подтвердили.

Прекрасную идею подхватил физик Андреа Росси из Болоньи. Он выстроил реактор E-Cat мощностью в 1 МВт и предлагает его на продажу.

Более того, существует либо существовал, оказывается, еще и реактор химического ядерного синтеза Филимоненко, само собой разумеется, строго засекреченный, также что-то на тему «холодного термояда», но и это пребывает где-то на обочине физической науки, то ли по обстоятельству секретности, то ли ; — научной несостоятельности. Скорее второе, потому что времена несложных и недорогих ответов в далеком прошлом канули в прошлое, не смотря на то, что и в наше время выплывают всякие «фильтры Петрика».

Последнее анекдотичное сообщение на эту тему выдала официальная правительственная «Русский газета» в репортаже о обитатель Чечни, что изобрел вечный двигатель. Вот что сказала по этому поводу Рабочая группа РАН по борьбе с лженаукой:

«Известно, что в обществе неизменно имеется маленькое количество сумасшедших изобретателей, честно верящих в то, что им удалось одурачить законы природы, и умных манипуляторов, каковые сами ни во что не верят, но могут обмануть вторых».

Настоящая альтернатива, вариант 1

Она неизменно имеется, неизменно наука и техника ищут лучшие, довольно часто неожиданные ответы, это, фактически, и имеется прогресс.

Кроме того в тр время, в то время, когда отказ от ядерной энергетики стал для политиков стандартной мантрой, отысканы перспективнейшие энергетические ответы, связанные как раз с ядерной техникой. Выясняется, ядерные реакторы, трудящиеся по принципу расщепления изотопов урана, себя еще далеко не исчерпали.

Это, к примеру, реактор на бегущей волне (Traveling wave reactor), трудящийся на бедном уране-238, что в зоне реакции преобразовывается в плутоний-239. Такие реакторы обещают быть очень экономичными и наряду с этим надёжными, топлива для них какое количество угодно: лишь в Соединенных Штатах имеется 700 тысяч метрических тысячь киллограм обедненного урана, на сегодня — фактически отходов процесса обогащения ядерного горючего для существующих реакторов.

Компания TerraPower разрабатывает такие реакторы с загрузкой в них топлива на 60 лет работы, а одним из обладателей данной компании есть… Билл Гейтс, что, как мы знаем, чистой энергетики и «энтузиаст» экологии.

Особенно привлекательны такие реакторы в миниисполнении. Созданые в форме модулей, они должны быть всецело автономпы, вмещаться в стандартные контейнеры, фактически десятилетиями не потребовать никакого обслуживания, их предполагается закапывать в почву и применять для энергоснабжения прежде всего отдельных потребителей, не охваченных энергосетями. Особенно нужны они для осваиваемых областей и для развивающихся государств.

Подобные реакторы предложены кроме этого и другими компаниями, к примеру, Gen4 Energy рекламирует компактные АЭС мощностью до 25 МВт, заряжаемые горючим на 10 лет.

Настоящая альтернатива, вариант 2

Но не только плутоний и уран могут служить ядерным горючим, имеется еще один перспективный химический элемент Щторий. Многие ученые считают, что именно внедрение тория способно привести к ренессансу ядерной энергетики, от которой, в особенности по окончании трагедии в Японии, готовы отказаться многие развитые государства, включая Германию. О тории «забыли», потому, что он не пригоден для выработки оружейного плутония: помимо этого, его сложнее добывать, чем уран, в силу большей рассеянности.

Но… его в земной коре содержится в несколько раз больше, чем урана. Разведанные месторождения тория находятся в Индии, Турции, Норвегии, США, Канаде, Бразилии, Австралии…

Преимущества перспективного ториевого реактора: во-первых, довольно немного радиоактивных отходов с малым периодом полураспада. За пара сот лет такие отходы сами по себе теряют радиоактивность (период полураспада изотопа тория-232 — приблизительно 75 лет), тогда как отходы современных урановых реакторов остаются радиоактивными фактически всегда! Во-вторых, такие реакторы, исходя из их устройства, будут в принципе надёжными, устойчивыми против вероятных аварий.

И наконец, отходы ториевых реакторов не годятся для производства ядерных снарядов (если бы, скажем, Иран либо КНДР выстроили у себя реактор для того чтобы типа, никто бы не возражал). До тех пор пока что лишь в Бельгии создан прототип для того чтобы реактора, но работы в этом направлении разворачиваются и в других государствах, к примеру, в Индии и Норвегии.

Так что ядерную энергетику рано списывать со квитанций. Она возможно надёжной и снабжать человечество еще много лет. В отличие от нефти, газа и угля, которых не так уж и большое количество, да и запасы их, как установлено в современной истории, достались отнюдь не благотворителям.

источник: С. Мучник Ядерная энергетика — списывать рано! Партнёр № 7(202)/2014

Ядерная энергетика — списывать рано!

Ядерная энергия в мирных целях. Учебный фильм по атомной физике

Увлекательные записи:

Похожие статьи, которые вам, наверника будут интересны: