Mail.ruПочтаМой МирОдноклассникиИгрыЗнакомстваНовостиПоискСмотриComboВсе проекты

Космическое враньё. Почему термоядерный реактор не могут построить уже 50 лет

Эта технология может решить все проблемы жителей Земли. Но она продолжает оставаться скорее фантазией ученых и инженеров, чем спасительным готовым решением.

Введение в термоядерный реактор

Идея выработки энергии на основе «обратного деления», основанная на разности масс, увлекла физиков много лет назад. Проблемой первых термоядерных реакторов или, точнее, того, что было на них похоже, оставалось не только высокое энергопотребление, но и отсутствие реальных результатов.

Для упрощения понимания физики процесса нужно сказать, что термоядерный реактор работает не так, как традиционная АЭС. Внутри термоядерного реактора (токамака) с помощью электричества разогревается специальный газ, который удерживается в тепловом контуре специальными особо мощными магнитами.

Фото: Wikimedia / Oak Ridge National Laboratory / CC BY 2.0

Главная проблема термоядерного реактора состоит в том, что температура газа, разогретого до состояния плазмы, значительно превышает температуру на поверхности Солнца. Показательным примером в этом смысле является китайский термоядерный реактор. Внутри токамака EAST, прозванного «китайским искусственным солнцем», учёные разогрели плазму до ста миллионов градусов. В недрах Солнца газ разогревается всего лишь до 15 млн градусов.

Как работает термоядерный синтез. GIF-анимация: Wikimedia / Anynobody / CC BY-SA 3.0

Ни один из существующих материалов длительный нагрев такой температурой выдержать не может — любой, даже самый прочный сплав, созданный в секретных военных лабораториях, деформируется и превратится в пыль, если реакцию чуть-чуть «передержать». Именно по этой причине термоядерная реакция на данном этапе не длится больше минуты. Китайским учёным, по большому счёту, повезло — они смогли удержать плазму и получить некоторое количество энергии в течение 100 секунд, но затем аварийная защита реактора отключила комплекс из-за перегрева.

Больше фотографий термоядерного китайского Солнца смотрите в нашей галерее:

Современные термоядерные реакторы воспроизводят процессы, происходящие на Солнце, достигая температур, которые превышают температуру солнечного ядра в 6 раз.

Должен быть маленьким

Портативный термоядерный реактор, который работает на мусорном топливе прямо на борту «ДеЛориана» в фильме «Назад в будущее» — по своей сути не такая уж беспочвенная технологическая выдумка. Фактически, концепция, описанная в фильме, представляет собой идеальную потребительскую модель продукта будущего. Но для того, чтобы создать маленький и портативный реактор, нужно сначала достроить большой, и заставить его работать так, как нужно.

В 2020 году во Франции, несмотря на мировую пандемию коронавируса, началась окончательная сборка корпусов первого термоядерного реактора ITER. Ключевым элементом реактора должен стать герметичный криостат и вакуумная камера, внутри которых будет поддерживаться процесс термоядерного синтеза. Закончить сборку обещают к 2025 году, а первый пуск намечен на 20262027 год.

ITER, по мнению многих учёных, — это проект, который обязательно провалится, но закрывать который категорически нельзя. Но тут важно понять, что международные распри даже внутри ЕС и научного сообщества в целом влияют на то, как понимают проблему и устройство термоядерного реактора в мире.

Судите сами. Международная группа учёных, включая российских специалистов, десяток лет доводит ITER до совершенства и не меняют конструкцию «кольцевого» реактора. А потом появляются британские учёные, которые говорят, что сферический реактор проще, лучше, дешевле, эффективнее, и несколько раз демонстрируют расчёты потенциального КПД.

К слову, британцы, считающие ITER бесперспективным, испытывают сразу три реактора разных типов. Первый — Tokamak Energy, основан на классическом понимании принципа получения термоядерной энергии и в некотором смысле копирует решения ITER, только в слегка измененном виде.

Экспериментальный термоядерный реактор ITER. Фото: IOP Publishing / International Atomic Energy Agency / The ITER magnet systems: progress on construction

Второй — совместное решение британского Минэнерго и компании Westinghouse, основанное на быстром реакторе со свинцовым охлаждением.

Третий — небольшой высокотемпературный реактор U-Battery с газовым охлаждением. Он максимально приближен к тому, что демонстрировал Эммет Браун в фильме «Назад в будущее».

Профессор физики Войцех Ковалик пояснил, что из-за такой неразберихи у научного сообщества нет точного понимания и единой концепции развития.

«Конечно не будет никакого коммерческого решения ещё лет 30, не меньше. Не развита сама технология, несмотря на суперкомпьютеры и глубокое понимание механизмов, по которым плазма взаимодействует с реактором. Наука сейчас лишь на первой ступени в истории с термоядерным синтезом. ITER делу не поможет — это большая лаборатория, постройка которой поможет понять, ошибались ученые в понимании плазмы или нет», — говорит Ковалик.

В таких условиях, по словам Ковалика, нет смысла рассуждать ни о больших, ни тем более о маленьких портативных реакторах. Единственным существующим решением в этой области, по словам Ковалика, остается реактор Тони Старка из фильма «Железный человек», хотя и ту технологию дальше эксперимента никуда не выводили.

В теории создания портативного термоядерного реактора максимально преуспел американский физик Сальваторе Сезар Пайс (Salvatore Cezar Pais) из авиационного дивизиона Военно-морского военного центра. Он запатентовал технологию нагрева и удержания плазмы в тепловом контуре с помощью динамического фузора. Устройства, которое быстро вращаются и сильно вибрируют внутри камеры, создавая «концентрированный поток магнитной энергии» (concentrated magnetic energy flux). Но почти сразу публикаций статьи об этом открытии патент засекретили.

Топливное бешенство

Нет общего мнения и по части топлива, которым нужно «топить» термоядерные реакторы. «Свидетели секты изотопов гелия» считают, что сжигание гелия-3 в топке термоядерного реактора первого поколения — это решение на 200300 лет, пока не придумают что-нибудь получше. Реалисты отвечают расчётами стоимости добычи гелия-3 в лунном грунте и стоимости его доставки на Землю.

Наиболее перспективными в данный момент считают два вида топливных пар: дейтерий-тритий, и гелий-3-бор. Первый вид топлива считается предпочтительным для использования в «базовых» реакторах на начальной стадии развития технологий, вторая топливная сборка понадобится, когда «термояд» освоят в промышленных масштабах.

Вероятный облик завода, добывающего гелий-3 на Луне. Фото: ExplainingTheFuture

Но совсем недавно физики из МТИ протестировали третий вид топлива: дейтерий-водородную топливную сборку, в которую добавляется специальная «присадка». В качестве последней используется хорошо знакомый сторонникам лунной колонизации гелий-3. Изотоп гелия, как выяснилось в ходе экспериментов, ускоряет реакцию и облегчает «течение» плазмы внутри стенок реактора.

В новом типе топлива концентрация гелия-3 составляет меньше одного процента. Но именно ионы газа ускоряют реакцию и снижают количество электроэнергии, необходимой, чтобы «поджечь» термоядерную реакцию.

Главная проблема состоит в том, что практического применения ни одна из этих топливных сборок, как и сами реакторы, могут не увидеть. Сложность кроется там, где всегда рождается множество споров. Бюрократические тонкости и разногласия учёных привели к тому, что до сих пор ни одной страной мира, ни ведущими агентствами по ядерной энергетике (например, МАГАТЭ) не утверждены рекомендованные к испытаниям термоядерные реакторы.

По существу, даже ITER, строительство которого обошлось в 45 млрд евро, представляет собой очень дорогую и рискованную попытку понять, как можно обуздать и подчинить термоядерный синтез. В случае, если термоядерная реакция выйдет из-под контроля и земли недалеко от курортного Марселя превратятся в семипалатинский ядерный полигон, ошибку постараются списать на кого-то одного, а не на научное сообщество в целом. Именно по этой причине прогресса с получением «чистой энергии» не удаётся достичь много лет.

Это тоже интересно:

Поделись с друзьями — нажми на одну из кнопок ниже!
Обзоры новинок
Подробности о главных премьерах
Комментарии
125
Николай
В ответ на комментарий от Илья Аксёнов
Илья Аксёнов
Главная причина, почему не будет создан постоянный и управляемый термоядерный реактор синтеза заключается в том, что фундаментальные основы научных исследований не соответствуют реальному строению мироздания.
Современная наука и её научные исследования очень похожи на чтение книжки с середины, у которой очень давно оторвали обложку с названием книги и первые самые главные страницы о причинно-следственных связях начала всего. Причем, некоторые персонажи этой книги называют название книги и поэтическим, и метафорическим языком рассказывают предыдущее содержание книжки, но они их не слушают и пропускают эту информацию мимо ушей, занятые поиском бисера в навозной куче.
И до тех пор, пока человечество не создаст истинную причинно-следственную цепочку начала всего и не создаст истинную Стандартную модель сути строения мироздания, до тех пор оно, человечество, будет блуждать впотьмах, как глупый слепой щенок, повизгивая от недоумения, удивления и огорчения по поводу потерянной сиськи.
СсылкаПожаловаться
даже теперь АЭС работает все по тому же принципу - паровой котел - турбина-редуктор-генератор механического типа, где по правилу правой руки вырабатывается электричество.
Здесь ученые мужи пытаются запустить ротор генератора без обычных проводников из меди в которых магнитное поле статора возбуждает электроны.
Так откуда станут черпать неиссякаемую эелектроэнергию привычную нам в квартирах и на производственных площадях?
вот этот момент и есть камень преткновения.
Запустив ТОКАМАК на 100 секунд...а нам в 80-х обещали - если удастся удержать плазму в течение 30 секунд - источник неиссякаемой энергии будет доступен.
Там еще речь шла и о криогенной передаче электричества через низкотемпературные трансформаторы.
И много чего было обещано. Однако прошло 50 лет от начала исследований - но все пустышка. Теперешние попытки создать МГД-генератор просто будут списаны на неудачный эксперимент, чтобы оправдаться с глазах налогоплательщиков.
СсылкаПожаловаться
Илья Аксёнов
Главная причина, почему не будет создан постоянный и управляемый термоядерный реактор синтеза заключается в том, что фундаментальные основы научных исследований не соответствуют реальному строению мироздания.
Современная наука и её научные исследования очень похожи на чтение книжки с середины, у которой очень давно оторвали обложку с названием книги и первые самые главные страницы о причинно-следственных связях начала всего. Причем, некоторые персонажи этой книги называют название книги и поэтическим, и метафорическим языком рассказывают предыдущее содержание книжки, но они их не слушают и пропускают эту информацию мимо ушей, занятые поиском бисера в навозной куче.
И до тех пор, пока человечество не создаст истинную причинно-следственную цепочку начала всего и не создаст истинную Стандартную модель сути строения мироздания, до тех пор оно, человечество, будет блуждать впотьмах, как глупый слепой щенок, повизгивая от недоумения, удивления и огорчения по поводу потерянной сиськи.
СсылкаПожаловаться
Вячеслав
В ответ на комментарий от Алексей Штефанов История переписки2
Алексей Штефанов
Здравствуйте. Планете, которую мы называем Земля, вроде как 4,5 млрд. лет. Может объясните, хотя бы Вы, такую вулканическую активность, и температуру в Кольской скважине. Источник энергии какой? 4,5 млрд. лет все-таки.
СсылкаПожаловаться
Ядерный распад, уран и всё такое. Срок немалый, но и урана было вполне себе, до сих пор вон лежит, не распался до конца, хотя реакция замедляется, например ядра твердого у нас раньше не было, как и магнитного поля.
СсылкаПожаловаться
Критикую всё
Тот случай когда комментарии читать интереснее самой научной статьи. Тема Токомаков на уровне любознателя меня интересует давно и я возлагал большие надежды на это изобретение, но судя по статье это ещё не то что фантастика, скорее что-то похожее на сносшибательную девушку к которой не знаешь как подойти и что сказать, но она реальна. Увы пока только теория и очень дорогие испытания.Религиозные фантики через тысячу лет будут думать что это очередное откровение Аллаха, настолько мудрёное что человеку это не понять.
СсылкаПожаловаться
Hil
В ответ на комментарий от Алексей Штефанов История переписки2
Алексей Штефанов
Здравствуйте. Планете, которую мы называем Земля, вроде как 4,5 млрд. лет. Может объясните, хотя бы Вы, такую вулканическую активность, и температуру в Кольской скважине. Источник энергии какой? 4,5 млрд. лет все-таки.
СсылкаПожаловаться
И что? Какая связь 4,5 млрд. лет и вулканической активности? Вы научно рассчитали, что ядро планеты должно охладиться за 4000 лет, за 12 000 000 лет или за 1 000 000 000 лет? Покажите ваши расчёты учёным, будет интересно. Если нет, то вам к младоземельщикам, исчисляющим возраст вселенной по родословной чумазых иудеев из книги 2000-летней давности.
СсылкаПожаловаться
Hil
Устройства, которое быстро вращаются и сильно вибрируют внутри камеры, создавая Читаю вот это: "«концентрированный поток магнитной энергии» (concentrated magnetic energy flux). Но почти сразу публикаций статьи об этом открытии патент засекретили." - и сразу понимаю, что мне втирают лажу. Засекретить патент невозможно. Он же уже опубликован. Это всё равно что "засекретить статью в газете" или "страницу в Википедии". И я, конечно, не физик, а юрист, но всегда интересовался наукой и устройством мироздания, поэтому полагаю, что никаких "концентрированных потоков магнитной энергии" в принципе существовать не может. Понятие "потока" противоречит существу магнитного поля, как я его понимаю.
СсылкаПожаловаться
Алексей Штефанов
В ответ на комментарий от makeyev
makeyev
Поскольку в относительно холодном веществе недр планеты Земля скорость теплового броуновского движения молекул недостаточная для того, чтобы новые нейтроны могли проскакивать вблизи ядер атомов без термоядерного слияниями с ядрами атомов разных изотопов разных элементов, постольку почти все эти новые нейтроны успевают в течение 14 минут и 40 секунд успевают включиться в состав ядер атомов вещества. С соответствующими тепловыми выделениями, что подтверждается регистрируемым тепловым потоком из недр планеты Земля.
А вот в недрах вещества звёзд, например, Солнца, скорость теплового броуновского движения ионов атомов и голых ядер атомов разных изотопов разных элементов вещества (преимущественно изотопа водорода протия и изотопа альфа частиц из двух нейтронов и двух протонов) достаточная большая, поэтому существенная часть новых нейтронов не успевает в течение 14 минут и 40 секунд включиться в состав ядер атомов, встерчающихся им вблизи траектории их движения. И поэтому разделяются на протон и электрон с выделением энергии 782318 электрон-вольт. Именно эта энергия обеспечивает светимость Солнца.
Значит, слугам банкиров - учёным ядерщикам надо умерить свою прыть по услужению банкирам. И направить усилия на улавливание энергии из недр Земли, от Солнца, использовать ветровую энергию, энергию движения воды и т.д. На этих проекта банкиры тоже ведь могут нагрести себе громадные кучи посреднических мошеннических денежных фантиков!
СсылкаПожаловаться
Здравствуйте. Планете, которую мы называем Земля, вроде как 4,5 млрд. лет. Может объясните, хотя бы Вы, такую вулканическую активность, и температуру в Кольской скважине. Источник энергии какой? 4,5 млрд. лет все-таки.
СсылкаПожаловаться
Ольга Комарова
В ответ на комментарий от makeyev
makeyev
Научный источник, доступный в интернете, на основе которого написаны мои предыдущие комментарии:
А.К. Макеев. Самовоспроизводство материи // Materials of the international scientific-practical conference: "Prospects for the Development of Modern Science" – Jerusalem, Israel: Regional Academy of Management, 2016. – 535 p. P. 213-220. UDC 001.18 BBC 72 P 93 ISBN 978-601-267-398-2
СсылкаПожаловаться
Ваша отсылка не имеет почвы в этом микроблоге есть скрытый иди код он ведёт к мало известному фантастическому произведению о тайнах нашей вселенной оттуда и взяты эти строки В старой библиотеке арзамаса которая писалась на перфокартах есть подробное описание создания ваших описаний на все темы выше изложеных вами
СсылкаПожаловаться
makeyev
Научный источник, доступный в интернете, на основе которого написаны мои предыдущие комментарии:
А.К. Макеев. Самовоспроизводство материи // Materials of the international scientific-practical conference: "Prospects for the Development of Modern Science" – Jerusalem, Israel: Regional Academy of Management, 2016. – 535 p. P. 213-220. UDC 001.18 BBC 72 P 93 ISBN 978-601-267-398-2
СсылкаПожаловаться
makeyev
Поскольку в относительно холодном веществе недр планеты Земля скорость теплового броуновского движения молекул недостаточная для того, чтобы новые нейтроны могли проскакивать вблизи ядер атомов без термоядерного слияниями с ядрами атомов разных изотопов разных элементов, постольку почти все эти новые нейтроны успевают в течение 14 минут и 40 секунд успевают включиться в состав ядер атомов вещества. С соответствующими тепловыми выделениями, что подтверждается регистрируемым тепловым потоком из недр планеты Земля.
А вот в недрах вещества звёзд, например, Солнца, скорость теплового броуновского движения ионов атомов и голых ядер атомов разных изотопов разных элементов вещества (преимущественно изотопа водорода протия и изотопа альфа частиц из двух нейтронов и двух протонов) достаточная большая, поэтому существенная часть новых нейтронов не успевает в течение 14 минут и 40 секунд включиться в состав ядер атомов, встерчающихся им вблизи траектории их движения. И поэтому разделяются на протон и электрон с выделением энергии 782318 электрон-вольт. Именно эта энергия обеспечивает светимость Солнца.
Значит, слугам банкиров - учёным ядерщикам надо умерить свою прыть по услужению банкирам. И направить усилия на улавливание энергии из недр Земли, от Солнца, использовать ветровую энергию, энергию движения воды и т.д. На этих проекта банкиры тоже ведь могут нагрести себе громадные кучи посреднических мошеннических денежных фантиков!
СсылкаПожаловаться
makeyev
В недрах нашей планеты Земля перманентно течёт холодный термоядерный синтез: в грамме любого вещества эмерждентность работы процесса бытия рождает около 4 миллионов новых нейтронов в секунду, в той же относительной величине, что и прирост объёма пространства вакуума космоса: 6,591*10^-18 в секунду, что давным давно достоверно установили астрономы.
СсылкаПожаловаться
makeyev
Учёные предоставили банкирам отличную ширму для навара огромных куч посреднических мошеннических денежных фантиков! Но аппетиты банкиров растут. А тут учёные придумают новые супер дорогостоящие пседо научные игрушки. Уже не на 20-30 миллиардов долларов, а на 20-30 триллионов, 50 квадриллионов долларов! А ФРС под это дело легко нарисует нудное количество нулей в электронных денежных фантиках на своих финансовых серверах!
СсылкаПожаловаться
Эдуард Петров
люди разные - живые, озорные , заводные
СсылкаПожаловаться
Nagualero
Потому это у них не получается, потому что только в больном мозгу может родиться идея о том, что если если трясти ведро болтов и гаек, то хотя бы одна пара, но обязательно вкрутятся! А если не вкручиваются, то слабо трясли...
Потому что (судя по происходящему) многие, в особенности те кто соревнуются в строительстве всё более крупных и мощных "вёдер", не поймут о чём вышеозначенная аналогия, поясню. Что здесь, для указанных частиц, иная физика и геометрия. Подчиняющаяся строгим требованиям не только к прилагаемой энергии, но и ко взаимному расположению частиц.
СсылкаПожаловаться
Hefren
В ответ на комментарий от Владимир Власов
Владимир Власов
70 лет учёные не могут сделать управляемый термоядерный реактор! Это уже лженаука. Вроде все учёные изображают из себя умных людей, а 70 лет не могут получить положительный результат, как глупцы. В чём причина? Причина простая - неправильная глупая научная теория. Все верят в научные догмы 100 летней давности от глупейших авторитетов в науке. Простые учёные боятся предлагать что то правильное, так как их управленцы - авторитетные консервативные догматики сразу накажут или уволят. ИТЭР это вообще афера века. Для чего его строят? Для производства энергии? Нет. Для того чтобы «учёные» поигрались с плазмой! А не дорогая игрушка для научных игр? Сделать управляемый термоядерный реактор не сложно, даже за 1 год можно сделать маленький прототип. Правильная теория есть. Это теория Власова. В интернете есть информация.
СсылкаПожаловаться
Сделай - в чем проблема?
В интернете полно ученых... И пустозвонов...
Люди 10000 лет учились летать, а вам нужен термоядерный синтез за 70 лет?!
СсылкаПожаловаться
ульяна
В ответ на комментарий от Владимир Власов
Владимир Власов
70 лет учёные не могут сделать управляемый термоядерный реактор! Это уже лженаука. Вроде все учёные изображают из себя умных людей, а 70 лет не могут получить положительный результат, как глупцы. В чём причина? Причина простая - неправильная глупая научная теория. Все верят в научные догмы 100 летней давности от глупейших авторитетов в науке. Простые учёные боятся предлагать что то правильное, так как их управленцы - авторитетные консервативные догматики сразу накажут или уволят. ИТЭР это вообще афера века. Для чего его строят? Для производства энергии? Нет. Для того чтобы «учёные» поигрались с плазмой! А не дорогая игрушка для научных игр? Сделать управляемый термоядерный реактор не сложно, даже за 1 год можно сделать маленький прототип. Правильная теория есть. Это теория Власова. В интернете есть информация.
СсылкаПожаловаться
Какой Вы молодец, открыли глаза тем, кто об этом вообще ничего не знал
СсылкаПожаловаться
Влад Кисс
Кто статью-то писал ? Про главную проблему - перегрев. Ну это очень сильно. Недоучки, конечно, могут писать что угодно, но зачем всё это публиковать ? В редакции-то кто сидит ? Те же, кто пишет подобную чушь ?
СсылкаПожаловаться
Сергей Баруздин
В ответ на комментарий от Владимир Власов
Владимир Власов
70 лет учёные не могут сделать управляемый термоядерный реактор! Это уже лженаука. Вроде все учёные изображают из себя умных людей, а 70 лет не могут получить положительный результат, как глупцы. В чём причина? Причина простая - неправильная глупая научная теория. Все верят в научные догмы 100 летней давности от глупейших авторитетов в науке. Простые учёные боятся предлагать что то правильное, так как их управленцы - авторитетные консервативные догматики сразу накажут или уволят. ИТЭР это вообще афера века. Для чего его строят? Для производства энергии? Нет. Для того чтобы «учёные» поигрались с плазмой! А не дорогая игрушка для научных игр? Сделать управляемый термоядерный реактор не сложно, даже за 1 год можно сделать маленький прототип. Правильная теория есть. Это теория Власова. В интернете есть информация.
СсылкаПожаловаться
так что же Власов не сделает его по своей теории?
СсылкаПожаловаться
Сергей Перовский
Реакторы синтеза имеет важную особенность: они взрывобезопасны. Нет понятия критической массы, топлива столько сколько нужно.
Это одна из причин, по которым эту безумно сложную затею не бросают. И раз за разом пытаются создать на земле микроскопический кусочек Солнца.
СсылкаПожаловаться
Владимир Власов
70 лет учёные не могут сделать управляемый термоядерный реактор! Это уже лженаука. Вроде все учёные изображают из себя умных людей, а 70 лет не могут получить положительный результат, как глупцы. В чём причина? Причина простая - неправильная глупая научная теория. Все верят в научные догмы 100 летней давности от глупейших авторитетов в науке. Простые учёные боятся предлагать что то правильное, так как их управленцы - авторитетные консервативные догматики сразу накажут или уволят. ИТЭР это вообще афера века. Для чего его строят? Для производства энергии? Нет. Для того чтобы «учёные» поигрались с плазмой! А не дорогая игрушка для научных игр? Сделать управляемый термоядерный реактор не сложно, даже за 1 год можно сделать маленький прототип. Правильная теория есть. Это теория Власова. В интернете есть информация.
СсылкаПожаловаться
Чтобы оставить комментарий, вам нужно авторизоваться.
Вы не ввели текст комментария
Вы не ввели текст комментария
Обнаружили ошибку? Выделите ее и нажмите Ctrl+Enter.
Подпишитесь на нас