Lämpöydinenergia: tila ja näkymät

Artikkelissa pohditaan syitä, joille tähän mennessä hallittu lämpöydinfuusio ei ole löytänyt teollista käyttöä.

Kun viime vuosisadan 50-luvulla, voimakkaat räjähdykset ravistelivat maata fuusiopommitse näytti kuin ennen rauhallista käyttöä ydinfuusioenergia jäljellä on hyvin vähän: yksi tai kaksi vuosikymmentä. Sellaiselle optimismille oli syitä: vain 10 vuotta kului hetkestä, jolloin atomipommia käytettiin, kunnes sähköä tuottavan reaktorin luominen tapahtui.

Mutta hillitsemisen tehtävä ydinfuusioon osoittautui epätavallisen monimutkaiseksi. Vuosikymmenet kuluivat peräkkäin, eikä pääsyä rajattomiin energiavarantoihin koskaan saatu. Tänä aikana ihmiskunta poltti fossiilisia luonnonvaroja, saastutti ilmakehän päästöillä ja ylikuumensi sen kasvihuonekaasuilla. Tšernobylin ja Fukushima-1: n katastrofit pilasivat ydinenergian.

Mikä esti meitä hallitsemasta tällaisen lupaavan ja turvallisen fuusioprosessin, joka voisi ikuisesti poistaa ongelman tarjota ihmiskunnalle energiaa?

Alun perin oli selvää, että reaktion tapahtuu, vetyydin oli välttämätöntä koota yhteen niin tiukasti, että ydinvoimat voivat muodostaa uuden elementin ytimen - heliumin vapauttaen huomattavan määrän energiaa. Mutta vetytuumat hylätään toisistaan ​​sähkövoimien avulla. Niiden lämpötilojen ja paineiden arviointi, joissa valvottu lämpöydinreaktio alkaa, osoitti, että mikään materiaali ei voi vastustaa sellaisia ​​lämpötiloja.

Samoista syistä puhdas deuterium, vedyn isotooppi, hylättiin. Kuluttaneet miljardeja dollareita ja vuosikymmenien ajan, tutkijat pystyivät vihdoin syttymään lämpöydin liekin hyvin lyhyeksi ajaksi. On vielä opittava pitämään fuusioplasmaa pitkään. Oli tarpeen siirtyä tietokonemallinnuksesta todellisen reaktorin rakentamiseen.

Tässä vaiheessa kävi selväksi, että erillisen valtion ponnistelut ja resurssit eivät riitä pilotti- ja pilottilaitosten rakentamiseen ja käyttöön. Kansainvälisen yhteistyön puitteissa päätettiin toteuttaa yli 14 miljardin dollarin arvoinen kokeellinen lämpöydinreaktori.

Mutta vuonna 1996 Yhdysvallat lopetti osallistumisensa ja vastaavasti hankkeen rahoittamiseen. Jonkin aikaa toteutus toteutettiin Kanadan, Japanin ja Euroopan kustannuksella, mutta se ei koskaan tullut reaktorin rakentamiseen.

Toinen, myös kansainvälinen hanke toteutetaan Ranskassa. Plasman pitkäaikainen sulkeutuminen tapahtuu magneettikentän erityismuodon vuoksi - pullon muodossa. Neuvostoliiton fyysikot loivat perustan menetelmälle. ensimmäinen asennus tyyppi "Tokamak" pitäisi antaa enemmän energiaa ulostulolle kuin se kulutetaan plasman sytyttämiseen ja pitämiseen.

Vuonna 2012 reaktorin asennuksen olisi pitänyt olla valmis, mutta onnistuneesta käytöstä ei ole tietoa. Ehkä viime vuosien taloudellinen murros on muuttanut tutkijoiden suunnitelmia.

Vaikeudet hallitun fuusion saavuttamisessa aiheutti paljon spekulointia ja vääriä raportteja ns "Kylmä" lämpöydinfuusioreaktio. Huolimatta siitä, että fysikaalisia kykyjä tai lakeja ei ole vielä löydetty, monet tutkijat väittävät sen olemassaolosta. Loppujen lopuksi panokset ovat liian korkeat: Nobel-tutkijoiden palkinnoista valtion geopoliittiseen dominointiin, joka on hallinnut tällaisen tekniikan ja saanut pääsyn energian runsauteen.

Mutta jokainen tällainen viesti on liioiteltu tai suoraan sanottuna väärä. Vakavat tutkijat suhtautuvat samanlaisen reaktion olemassaoloon skeptisesti.

Terminen ydinreaktorien synteesin hallitsemisen ja teollisen toiminnan aloittamisen todelliset mahdollisuudet työnnetään takaisin 2000-luvun puoliväliin. Siihen mennessä on mahdollista valita tarvittavat materiaalit ja kehittää sen turvallinen käyttö. Koska tällaiset reaktorit toimivat erittäin alhaisen tiheyden plasmalla, fuusiovoiman turvallisuus on paljon korkeampi kuin ydinvoimalat.

Mikä tahansa rikkomus reaktiovyöhykkeellä “sammuttaa” heti ytimen liekin. Turvallisuustoimenpiteitä ei kuitenkaan pidä unohtaa: reaktorien yksikkökapasiteetti on niin suuri, että onnettomuus jopa lämmönpoistopiireissä voi johtaa sekä uhreihin että ympäristön pilaantumiseen. Ainoa jäljellä oleva on pieni: odota 30–40 vuotta ja katso energian runsauden aikakausi. Jos selviämme, tietenkin.