Американские ученые осуществили термоядерный синтез, который позволил получить энергии больше, чем ее было потрачено на сам эксперимент, что дает надежду на успешное использование этой технологии в будущем в промышленном масштабе. Европейцы также, но своим путем, работают над получением термоядерной энергии. "Апостроф" разбирался, в чем состоит новая технология, и как она изменит наш мир, снизив энергетическое влияние России.
Читайте также: Бензоколонка закрывается: как "Газпром" сам себя наказал
Ученые из Ливерморской национальной лаборатории США заявили, что им удалось получить в результате термоядерного синтеза больше энергии, чем ее было использовано для поддержания работы термоядерного реактора. По сути, речь идет о настоящем прорыве после десятков лет исследований и практических экспериментов.
Достигнутые в ходе этой научной работы результаты впоследствии можно будет использовать для создания термоядерных электростанций. А они, в свою очередь, станут источником значительного количества энергии, к тому же экологически чистой.
Впрочем, пока количество полученной в результате термоядерной реакции энергии очень мало. Кроме того, если учитывать энергию, потраченную учеными на работу лазера, энергозатраты окажутся выше, чем объем энергии на выходе.
Следует также иметь в виду, что общая стоимость проведенного эксперимента составила 3,5 миллиарда долларов.
Однако, несмотря на все это, переоценить полученный результат крайне сложно, так как в будущем он перевернет наше представление об энергетике, да и, в целом, об экономике.
Мирная водородная бомба
Важно отметить, что термоядерная реакция не только не то же самое, что и ядерная реакция, но почти полная ее противоположность.
В реакторах атомных электростанций используется свойство атомных ядер тяжелых элементов распадаться на меньшие ядра более устойчивых элементов. Этот процесс сопровождается выделением большого количества тепловой энергии, а также высвобождением элементарных частиц, которое мы называем радиацией.
В термоядерной реакции участвуют ядра самых легких элементов, чаще всего водорода. В определенных условиях два атомных ядра водорода можно заставить объединиться, образовав ядро гелия. При этом также выделяется огромное количество энергии.
Но проблема в том, что ядра сами по себе объединяться не хотят. Они имеют одинаковый (положительный) заряд и по законам электромагнитного поля отталкиваются друг от друга тем сильнее, чем больше приближаются друг к другу. Поэтому для того чтобы все же преодолеть силу отталкивания, их нужно сильно разогнать. А для этого нужна огромная температура – миллионы градусов.
На самом деле, соответствующий процесс схож с тем, что происходит внутри Солнца, где непрерывно продолжаются реакции термоядерного синтеза, благодаря чему водород, из которого преимущественно состоит наше светило, постепенно превращается в гелий. При этом выделяется гигантская энергия, которая согревает всю солнечную систему, в том числе и нашу планету.
Однако проблема еще и в том, что термоядерной энергией очень трудно управлять. Гораздо труднее, чем энергией расщепления атома. Поэтому, хотя первые успешные испытания водородных бомб прошли еще в 50-х годах прошлого века, управляемого термоядерного реактора, который мог бы стабильно вырабатывать энергию, до сих пор не существует.
По словам ведущего научного сотрудника отдела теории ядерного синтеза Института ядерных исследований НАНУ Юрия Яковенко, ученые американской лаборатории использовали способ, заключающийся в том, что с помощью мощных лазеров водород достигает такой плотности, что становится тяжелее свинца.
"В результате проведенных экспериментов американцам удалось получить примерно в 1,5 раза больше энергии, чем было потрачено, – сказал Яковенко в комментарии "Апострофу". - Это важное достижение, которое показало, что на основе термоядерных реакций действительно можно создать технологии производства энергии".
В то же время, европейские исследователи отдают премущество технологии управления термоядерными реакциями с помощью магнитного поля.
"Сейчас во Франции в рамках международного проекта ITER, с которым ассоциирована и Украина, происходит строительство экспериментального реактора типа токамак (тороидальная камера с магнитными катушками), – говорит Юрий Яковенко. – Планируется, что он может заработать в декабре 2025 года. Исследователи надеются, что на этом реакторе соотношение добываемой энергии к израсходованной достигнет 10".
Считается, что такого соотношения будет достаточно для того, чтобы реактор можно было использовать как генератор энергии.
В рамках проекта также будут отрабатываться способы снятия выделенной энергии и ее преобразования в электрическую, которую можно использовать в сетях.
Позднее будет построен демонстрационный реактор, который уже будет производить энергию для сети, однако речь еще не будет идти о его экономических показателях. Сейчас считается, что, если не произойдет больших накладок, такой реактор сможет заработать примерно в 2045 году.
Экспериментальный реактор типа токамак
Укрощение термоядерной энергии даст человечеству практически неиссякаемый источник энергии.
Специалисты предполагают, что уже через 100 лет атомная энергетика может столкнуться с дефицитом сырья. В то же время дефицита водорода на планете нет. В частности, из него на две трети состоит обычная вода.
Также, в отличие от ядерной энергии, термоядерная гораздо безопаснее для людей и окружающей среды. Полностью избежать радиации в случае аварии не удастся, поскольку для реакции чаще всего используются изотопы водорода, один из которых (тритий) является радиоактивным. Но ее будет принципиально меньше.
Некоторое радиоактивное загрязнение может происходить и при нормальной работе реактора в результате облучения. Однако это загрязнение не идет ни в какое сравнение с объемами радиоактивных отходов, которые образуются на АЭС.
"Количество радиоактивного мусора, который будет образовываться при работе термоядерной электростанции, будет на семь порядков (в десятки миллионов раз - "Апостроф") меньше, чем при эксплуатации традиционного атомного реактора", - объясняет Юрий Яковенко.
Новая промышленная революция
Очевидно, что первые промышленные термоядерные электростанции появятся в мире нескоро, не говоря уже о повсеместном использовании этой технологии получения энергии.
Но ведь и с другими источниками энергии, в том числе, с теми, которые используются сегодня, было точно также. Например, еще совсем недавно "зеленая энергетика" представлялась как нечто футуристическое, а сегодня – это часть нашей повседневной жизни.
Более того, в свое время использование в качестве энергоносителей газа, нефти и угля считалось революционным решением.
Поэтому нас ожидают кардинальные трансформации, прежде всего, в сфере энергетики, а также изменения всего мирового экономического и, даже, геополитического уклада.
"Если мы найдем новый вид энергии – термоядерной, которая будет достаточно дешевой, безопасной и экологичной, то в этом случае у нас будет перекраивание экономики как это в свое время произошло в конце XIX столетия (вторая промышленная или технологическая революция - "Апостроф"). Это время характеризовалось разнообразными исследованиями, которые дали возможность использовать ту энергию, которая раньше использовалась неэффективно", - сказал в комментарии изданию руководитель аналитического направления сети "АНТС" Илья Несходовский.
Тогда это были уголь и нефть, а чуть позже – и газ.
Но время ископаемых источников энергии заканчивается, равно как и тех стран, которые обладают их запасами и зачастую используют эти ресурсы в качестве рычага давления на остальной мир.
На самом деле, руководители таких стран как Саудовская Аравия и других ближневосточных монархий понимают, к чему все ведет, в связи с чем инвестируют свои сверхдоходы от продажи нефти в новые технологии.
А вот Россия, не считая разного рода деклараций, ни в чем подобном не замечена.
Более того, война, которую она развязала против Украины, и санкции, в том числе против ее нефтегазового сектора, только усугубляют ее ситуацию.
Читайте также: Россия - ядерный террорист: к чему приведет преступный шантаж Кремля
"Россия выбрала очень неудачное время для того, что она сделала. Ее вычеркивают из газовых поставщиков, нефтяных поставщиков, и, учитывая, какие на сегодня есть тенденции в мире, например, Саудовская Аравия будет просто в восторге от того, что влияние одного из конкурентов на рынке существенно снижается", - говорит Илья Несходовский.
Снижение доходов от продажи углеводородов урежет поступления в российский бюджет, что, как мы надеемся, скажется и на расходах РФ на войну.
Что уж говорить о средствах, необходимых для развития новых технологий, в том числе, в сфере энергетики.
А те страны (к ним в будущем может и должна присоединиться Украина), которые уже сегодня развивают технологии, в том числе термоядерного синтеза, только увеличат свою экономическую силу и влияние в мире.
"Тот, кто первым начнет промышленное производство, получит определяющее влияние в мире на ближайшие 100 лет, - прогнозирует Илья Несходовский. - Кто владеет технологией, тот владеет миром".
