Профессор физики Брайан Кокс решил рассмотреть разные способы создания ядерного синтеза. О результатах своих изысканий он рассказывает в телевизионной программе Би-би-си "Горизонт" (Horizon).

 

Ядерный синтез - это природный источник энергии. Энергия, которая питает всю Вселенную, от нашего Солнца до самых дальних звезд, высвобождается в процессе соединения ядер водорода, которые образуют гелий.

Поскольку водород является самым распространенным элементом во Вселенной, резонно задаться вопросом: а нельзя ли и нам покончить с энергетическим кризисом, построив на Земле собственные звезды.

Небольшая сложность заключается в том, что звезды, как правило, очень большие и очень горячие. К примеру, Солнце в миллион раз больше Земли и сжигает 600 миллионов тонн водорода в секунду.

Температура в его центре составляет 15 миллионов градусов, но даже этого едва достаточно, чтобы заставить реакцию синтеза еле теплиться.

Несмотря на все эти трудности, в английском графстве Оксфордшир вот уже три десятилетия работает реактор ядерного синтеза Jet (Joint European Torus).

 

Jet регулярно нагревает коктейль из дейтерия и трития до температур, превышающих 100 миллионов градусов, и запускает ядерный синтез, скорость которого значительно выше, чем в самом центре Солнца.

Правда, Jet слишком мал, чтобы производить сколь-нибудь значительные объемы элекроэнергии, однако он послужил прототипом для куда более крупного реактора Iter с большим коммерческим потенциалом, который сейчас строится на юге Франции.

Принцип, который применяется в реакторах Jet и Iter, заключается в нагреве газа до таких температур, при которых атомное ядро теряет электроны, образующие трудноуправляемый субатомный суп, именуемый плазмой.

Плазма удерживается в мощном магнитном поле, так, чтобы она не соприкасалась со стенками реактора.

Если дейтериево-тритиевую плазму достаточно долго удерживать при высокой температуре и под большим давлением, природа сама сделает все остальное. В результате реакции получится гелий и много чистой энергии.

В Соединенных Штатах применяется другой подход. Там ставка сделана на так называемый инерционный синтез, которым занимаются на лазерной термоядерной установке (NIF) и Z-Машине в Национальной лаборатории Сандиа в Калифорнии.

 

Если Iter больше напоминает обыкновенную электростанцию, на которой целыми днями и даже неделями жгут топливо, инерционный синтез по принципу скорее напоминает двигатель внутреннего сгорания.

NIF облучает крошечные капсулы дейтериево-тритиевого топлива лазером мощностью 500 триллионов ватт. Для сравнения, это в тысячу раз больше, чем потребляют все Соединенные Штаты.

Этот гигантский, но очень кратковременный лазерный импульс приводит к взрыву топливных капсул, в результате чего на доли секунды рождается мини-звезда.

Z-Машина действует иначе: она пропускает через паутину тончайших проводов, окружающих топливную капсулу, заряд мощностью в полтриллиона ватт. Далее происходит примерно то же самое, что и с лазером: в результате Z-удара получается звезда.

Если ученым удастся создать постоянный поток мини-звезд, строительство электростанции не составит проблемы.

В ходе испытаний на Z-Машине уже удалось запустить реакцию синтеза, а специалисты NIF рассчитывают сделать это к 2010 году. После этого останется лишь отработать технологию, чтобы в массовом порядке строить экономичные и надежные электростанции.

 

Конечно, это совсем не просто, но, вне всяких сомнений, возможно.

Правда, когда заходит разговор о синтезе, часто можно услышать одну и ту же реплику: "Эта технология, про которую всегда говорят: "дайте еще 30 лет", так зачем же вкладывать в нее средства?".

На самом деле инженеры уже сейчас говорят о строительстве последнего поколения экспериментальных реакторов.

Если все пойдет по плану, то Iter и ему подобные реакторы смогут вырабатывать электроэнергию в промышленном масштабе в начале 2030-х годов.

Такое долгосрочное и, быть может, окончательное решение энергетического кризиса в большой степени зависит от значительных инвестиций, желательно таких же, или еще больших, чем сейчас.

Именно проблему инвестиций нужно решать сейчас, а не завтра. В будущем энергия станет вырабатываться только путем синтеза. Иначе мы просто не сможем получать многие триллионы ватт, необходимые для комфортабельной жизни всех жителей нашей планеты.

С этим никто и не спорит. Таким образом, корректно ставить вопрос не "если", а "когда", и тут разговор о 30 годах меня не устраивает.

Американский президент Джон Кеннеди любил рассказывать историю о французском генерале, который попросил своего садовника посадить дерево. "К чему спешить,- ответил садовник, - ему еще 30 лет расти".

На что генерал, глядя в глаза садовнику, сказал с нетерпением: "30 лет? Так сажай же его скорее!" 

_________________________________________________________________________

Профессор Брайан Кокс руководит группой физики высоких энергий при университете Манчестера.

 

Оригинальная статья + видео!

http://news.bbc.co.uk/hi/russian/sci/tech/newsid_7893000/7893378.stm

Серия сообщений "Физика/астрономия":
Часть 1 - Brian Edward Cox (Брайан Кокс)
Часть 2 - MacTimes: новости мира Apple Macintosh (Брайен Кокс, БАК)
Часть 3 - Большой взрыв (перевод лекции Брайана Кокса)
Часть 4 - Что не так пошло на Большом Адронном Коллайдере (Брайан Кокс)
Часть 5 - Как "построить звезду" на Земле (лекция Брайана Кокса)
Часть 6 - Ученые обнародовали модель столкновения галактик
Часть 7 - Физикам удалось задержать антиматерию на целых 16 минут