Θερμοπυρηνική ενέργεια: κατάσταση και προοπτικές

Το άρθρο εξετάζει τους λόγους για τους οποίους, έως τώρα, η ελεγχόμενη θερμοπυρηνική σύντηξη δεν έχει βρει βιομηχανική εφαρμογή.

Όταν στις πενήντα του περασμένου αιώνα, ισχυρές εκρήξεις έπληξαν τη Γη βόμβες σύντηξηςΦαινόταν σαν πριν την ειρηνική χρήση πυρηνικής σύντηξης υπάρχει πολύ λίγο αριστερά: μία ή δύο δεκαετίες. Υπήρχαν λόγοι για μια τέτοια αισιοδοξία: μόλις 10 χρόνια πέρασαν από τη στιγμή που χρησιμοποιήθηκε η ατομική βόμβα μέχρι τη δημιουργία του αντιδραστήρα που παρήγαγε ηλεκτρική ενέργεια.

Αλλά το καθήκον του περιορισμού σύντηξη αποδείχθηκε ασυνήθιστα περίπλοκο. Δεκαετίες πέρασαν μία μετά την άλλη και δεν αποκτήθηκε ποτέ πρόσβαση σε απεριόριστα αποθέματα ενέργειας. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, η ανθρωπότητα, καύση ορυκτών πόρων, μολύνει την ατμόσφαιρα με εκπομπές και την υπερθερμάνει με αέρια θερμοκηπίου. Οι καταστροφές στο Τσερνομπίλ και τη Φουκουσίμα-1 απέκρυψαν την πυρηνική ενέργεια.

Αυτό που μας εμπόδιζε να κατακτήσουμε μια τέτοια πολλά υποσχόμενη και ασφαλή διαδικασία σύντηξης, που θα μπορούσε να εξαλείψει για πάντα το πρόβλημα της παροχής ενέργειας στην ανθρωπότητα;

Αρχικά, ήταν σαφές ότι για να γίνει η αντίδραση, ήταν απαραίτητο να συγκεντρωθούν οι πυρήνες υδρογόνου τόσο σφιχτά ώστε οι πυρηνικές δυνάμεις να σχηματίσουν τον πυρήνα ενός νέου στοιχείου - ήλιο με την απελευθέρωση σημαντικής ποσότητας ενέργειας. Αλλά οι πυρήνες υδρογόνου απορρίπτονται ο ένας από τον άλλο με ηλεκτρικές δυνάμεις. Μια εκτίμηση των θερμοκρασιών και πιέσεων στις οποίες αρχίζει η ελεγχόμενη θερμοπυρηνική αντίδραση έδειξε ότι κανένα υλικό δεν μπορεί να αντισταθεί σε τέτοιες θερμοκρασίες.

Για τους ίδιους λόγους, απορρίφθηκε το καθαρό δευτέριο, το ισότοπο του υδρογόνου. Έχοντας ξοδέψει δισεκατομμύρια δολάρια και δεκαετίες του χρόνου, οι επιστήμονες ήταν τελικά σε θέση να αναφλέξουν τη θερμοπυρηνική φλόγα για πολύ μικρό χρονικό διάστημα. Παραμένει να μάθουμε πώς να κρατάμε το πλάσμα της σύντηξης για μεγάλο χρονικό διάστημα. Ήταν αναγκαία η μετάβαση από τη μοντελοποίηση του υπολογιστή στην κατασκευή ενός πραγματικού αντιδραστήρα.

Σε αυτό το στάδιο κατέστη σαφές ότι οι προσπάθειες και οι πόροι ενός ξεχωριστού κράτους δεν θα αρκούσαν για την κατασκευή και τη λειτουργία πιλοτικών και πιλοτικών μονάδων. Στο πλαίσιο της διεθνούς συνεργασίας, αποφασίστηκε η υλοποίηση ενός έργου πειραματικού θερμοπυρηνικού αντιδραστήρα αξίας άνω των 14 δισεκατομμυρίων δολαρίων.

Αλλά το 1996, οι Ηνωμένες Πολιτείες σταμάτησαν τη συμμετοχή τους και, συνεπώς, τη χρηματοδότηση του σχεδίου. Για ορισμένο χρονικό διάστημα, η εφαρμογή πραγματοποιήθηκε εις βάρος του Καναδά, της Ιαπωνίας και της Ευρώπης, αλλά ποτέ δεν κατέληξε στην κατασκευή του αντιδραστήρα.

Το δεύτερο έργο, επίσης διεθνές, υλοποιείται στη Γαλλία. Ο μακροχρόνιος περιορισμός πλάσματος συμβαίνει λόγω μιας ειδικής μορφής μαγνητικού πεδίου - με τη μορφή μπουκαλιού. Η βάση αυτής της μεθόδου τέθηκαν από τους Σοβιετικούς φυσικούς. Πρώτα εγκατάσταση τύπου "Tokamak" θα πρέπει να δώσει περισσότερη ενέργεια στην παραγωγή από ό, τι δαπανάται για την ανάφλεξη και τη συγκράτηση του πλάσματος.

Μέχρι το 2012, η ​​εγκατάσταση του αντιδραστήρα θα πρέπει να έχει ολοκληρωθεί, αλλά δεν υπάρχουν πληροφορίες σχετικά με την επιτυχή λειτουργία. Ίσως η οικονομική αναταραχή των τελευταίων ετών έχει κάνει προσαρμογές στα σχέδια των επιστημόνων.

Δυσκολίες στην επίτευξη ελεγχόμενης σύντηξης δημιούργησε πολλές εικασίες και ψευδείς αναφορές για το λεγόμενο "Ψυχρή" αντίδραση θερμοπυρηνικής σύντηξης. Παρά το γεγονός ότι δεν έχουν ακόμη βρεθεί φυσικές δυνατότητες ή νόμοι, πολλοί ερευνητές ισχυρίζονται ότι υπάρχουν. Εξάλλου, τα μερίδια είναι πολύ υψηλά: από τα βραβεία Νόμπελ για τους επιστήμονες μέχρι τη γεωπολιτική κυριαρχία του κράτους, η οποία έχει καταφέρει να κυριαρχήσει σε αυτήν την τεχνολογία και να αποκτήσει πρόσβαση στην αφθονία της ενέργειας.

Αλλά κάθε τέτοιο μήνυμα είναι υπερβολικό ή ειλικρινά ψευδές. Σοβαρές επιστήμονες συνδέονται με την ύπαρξη παρόμοιας αντίδρασης με σκεπτικισμό.

Οι πραγματικές δυνατότητες του mastering της σύνθεσης και της έναρξης της βιομηχανικής λειτουργίας των θερμοπυρηνικών αντιδραστήρων ωθούνται πίσω στα μέσα του 21ου αιώνα. Μέχρι αυτή την περίοδο, θα είναι δυνατή η επιλογή των απαραίτητων υλικών και η επεξεργασία της ασφαλούς λειτουργίας τους. Εφόσον οι αντιδραστήρες αυτοί θα λειτουργούν με πλάσμα πολύ χαμηλής πυκνότητας, ασφάλεια της σύντηξης θα είναι πολύ υψηλότερο από τα πυρηνικά εργοστάσια.

Κάθε παραβίαση στη ζώνη αντίδρασης θα "σβήσει" αμέσως τη θερμοπυρηνική φλόγα. Ωστόσο, δεν πρέπει να παραμεληθούν τα μέτρα ασφαλείας: η χωρητικότητα μονάδων των αντιδραστήρων θα είναι τόσο μεγάλη ώστε ένα ατύχημα ακόμη και στα κυκλώματα εξαγωγής θερμότητας μπορεί να οδηγήσει τόσο σε θύματα όσο και σε περιβαλλοντική ρύπανση. Το μόνο που μένει είναι μικρό: περιμένετε 30-40 χρόνια και δείτε την εποχή της αφθονίας της ενέργειας. Αν επιβιώσουμε, φυσικά.