Еще 10 лет назад управляемый термоядерный синтез был для нас невыполнимой задачей. Хотя реакторы такого типа еще не построены, однако современная наука вплотную приблизилась к решению этой задачи.Теоретические принципы
Термоядерный синтез подразумевает использование специального топлива, в роли которого может быть использован Гелий-3. Это один из изотопов гелия. На нашей планете он не очень распространен. Однако такого топлива, по словам ученых, есть в достаточном количестве на Луне. На этом факте построен сюжет фильма Дункана Джонса.
Термоядерный синтез, если говорить простыми словами - это когда происходит слияние двух или более атомных ядра в одну соединение. Это, например, слияние двух ядер водорода, как следствие мы получаем гелий.
Во время термоядерного синтеза происходит выделение огромного количества энергии. Такое количество объясняется разницей в массе. Разница в массе объясняется тем, что масса частиц до реакции является выше, чем после их слияния. Именно эта разница и синтезирует выход энергии. Объяснить этот эффект можно с помощью формулы E = mc2, которую все мы хорошо помним из школьного курса физики.
Но есть одна проблема. Для того чтобы синтезировать атомные ядра, нам нужно преодолеть силу электрического сопротивления и приблизить их друг к другу. Когда расстояние между ядрами чрезвычайно маленькая, то вступают еще сильнее силы протягивания ядер, что может обеспечить их объединения в одно целое.
Провести такую реакцию возможно только при наличии сверхбольших температур. Температура должна быть настолько высокой, чтобы приблизить атомные ядра настолько друг к другу, после чего подействуют ядерные силы, которые необходимы для их объединения. От этого и пошло название термоядерного синтеза.
Принципы практического применения
Подобного рода открытие всегда интересовали военных. Во времена противостояния двух сверхдержав СССР и США был разработаны так называемые водородные боеголовки. Именно это оружие в настоящее время носит статус наиболее опасного оружия в мире. Если обратиться к теории, то термоядерным оружием можно уничтожить всю Землю.
Основным препятствием в практическом применении данного вида ядерной реакции является именно невозможность достичь необходимой температуры для осуществления термоядерной реакции. Все еще не было изобретено материалов, которые могли бы удержать температурные нагрузки.
При отсутствии подобных материалов, ученые решили применять для удержания плазмы мощное электромагнитное поле. Огромные мощные магниты способны удержать плазму. Такие устройства, или вернее установки, получившие название токамаки.
В отличие от обычных ядерных реакторов, реакции по синтезу ядер являются экологически чистыми для окружающей среды и человечества. Остается только научиться строить термоядерные реакторы и электростанции.
Международный экспериментальный термоядерный реактор.
Стоимость и сложность построения реакторов подобного типа является дорогостоящим и сложным удовольствием. Чтобы решить эту проблему, было предложено объединить усилия мирового сообщества. В консорциум вошли Россия, США, страны ЕС, Индия, Китай, а также Южная Корея и Канада.
В настоящее время происходит строительства одной такой установки (токамак), которая будет находиться на территории Франции. Ее стоимость составит около 15 миллиардов долларов США. Окончание строительства запланировано на 2019 год. А до 2037 года будут проходить соответствующие эксперименты. Если все сложится хорошо, то возможно, и мы еще застанем это время, когда будем использовать термоядерную электроэнергию у себя дома.
На сегодня в энергетике все больше используют энергосберегающие технологии. Такие технологии предусматривают использование автономных электростанций, основанных на принципах когенерации и тригенерации.
