Reactores termonucleares: ¿tienen futuro?

La principal fuente de energía para la humanidad en la actualidad es la quema de carbón, petróleo y gas. Pero sus reservas son limitadas y los productos de combustión contaminan el medio ambiente. ¡Una central eléctrica de carbón produce más emisiones radiactivas que las centrales nucleares de la misma capacidad! Entonces, ¿por qué no hemos cambiado a fuentes de energía nuclear hasta ahora? Hay muchas razones para esto, pero la radiofobia se ha convertido recientemente en la principal. A pesar del hecho de que una central eléctrica a carbón, incluso con una operación regular, daña la salud de muchas más personas que las emisiones accidentales en las centrales nucleares, lo hace de manera silenciosa e invisible para el público. Los accidentes en las centrales nucleares se convierten inmediatamente en la principal noticia en los medios de comunicación, causando un pánico general (a menudo completamente irrazonable). Sin embargo, esto no significa en absoluto que la energía nuclear no tenga problemas objetivos. Los desechos radiactivos traen muchos problemas: las tecnologías para trabajar con ellos siguen siendo extremadamente caras, y la situación ideal, cuando todas ellas serán procesadas y utilizadas por completo, aún está muy lejos.

De todas las reacciones termonucleares a corto plazo, solo cuatro son de interés: deuterio + deuterio (productos - tritio y protón, energía liberada 4.0 MeV), deuterio + deuterio (helio-3 y neutrón, 3.3 MeV), deuterio + tritio (helio -4 y neutrones, 17.6 MeV) y deuterio + helio-3 (helio-4 y protón, 18.2 MeV). La primera y segunda reacción se ejecutan en paralelo con igual probabilidad. El tritio y el helio-3 resultantes se "queman" en la tercera y cuarta reacción.

De la división a la síntesis.

La posible transición de los reactores de fisión a los reactores de fusión puede resolver potencialmente estos problemas. Si un reactor de fisión típico contiene decenas de toneladas de combustible radiactivo, que se convierte en decenas de toneladas de desechos radiactivos que contienen una amplia variedad de isótopos radiactivos, entonces el reactor de síntesis usa solo cientos de gramos, un máximo de un kilogramo, de un isótopo radiactivo de hidrógeno - tritio. Además del hecho de que la reacción requiere una cantidad insignificante de este isótopo radiactivo menos peligroso, también se planea producirlo directamente en las centrales eléctricas para minimizar los riesgos asociados con el transporte. Los productos de síntesis son hidrógeno y helio estables (no radiactivos) y no tóxicos. Además, a diferencia de la reacción de fisión, la reacción termonuclear se detiene inmediatamente después de la destrucción de la instalación, sin crear un riesgo de explosión térmica. Entonces, ¿por qué no se ha construido una sola central termonuclear hasta ahora? La razón es que las desventajas surgen inevitablemente de las ventajas anteriores: resultó ser mucho más difícil crear las condiciones de síntesis de lo que se suponía al principio.


Criterio de Lawson

Para que la reacción termonuclear sea energéticamente ventajosa, es necesario asegurar una temperatura suficientemente alta del combustible termonuclear, una densidad suficientemente alta y una pérdida de energía suficientemente baja. Estos últimos se caracterizan numéricamente por el llamado "tiempo de retención", que es igual a la relación entre la energía térmica almacenada en el plasma y la potencia de pérdida de energía (muchos creen erróneamente que el "tiempo de retención" es el tiempo durante el cual el plasma caliente se mantiene en la instalación, pero no es así) . A una temperatura de una mezcla de deuterio y tritio igual a 10 keV (aproximadamente 110, 000, 000 grados), necesitamos obtener el producto de la cantidad de partículas de combustible en 1 cm3 (es decir, concentración plasmática) y el tiempo de retención (en segundos) de al menos 1014. No importa si tenemos un plasma con una concentración de 1014 cm-3 y un tiempo de retención de 1 s, o un plasma con una concentración de 1023 y un tiempo de retención de 1 ns. Este criterio se llama "criterio de Lawson".

Además del criterio de Lawson, que es responsable de obtener una reacción energéticamente favorable, también existe un criterio de ignición por plasma, que para la reacción de deuterio-tritio es aproximadamente tres veces mayor que el criterio de Lawson. "Encendido" significa que la fracción de energía termonuclear que permanece en el plasma será suficiente para mantener la temperatura requerida, y ya no será necesario un calentamiento adicional del plasma.

Z-pinch

El primer dispositivo en el que se planeó obtener una reacción termonuclear controlada fue el llamado Z-pinch. Esta instalación, en el caso más simple, consta de solo dos electrodos ubicados en un medio de deuterio (hidrógeno-2) o una mezcla de deuterio y tritio, y una batería de condensadores de pulso de alto voltaje. A primera vista, parece que le permite obtener un plasma comprimido, calentado a una temperatura enorme: ¡exactamente lo que necesita para una reacción termonuclear! Sin embargo, en la vida, todo resultó, por desgracia, lejos de ser tan color de rosa. El haz de plasma resultó ser inestable: su flexión más leve conduce a un aumento del campo magnético en un lado y al debilitamiento en el otro, las fuerzas emergentes aumentan la curvatura del haz aún más, y todo el plasma se "cae" en la pared lateral de la cámara. El torniquete no solo es inestable a la flexión, su adelgazamiento más leve conduce a un aumento en esta parte del campo magnético, que comprime el plasma aún más, exprimiéndolo en el volumen restante del torniquete, hasta que el torniquete finalmente se "transfiere". La parte transferida tiene una gran resistencia eléctrica, por lo que la corriente se interrumpe, el campo magnético desaparece y todo el plasma se dispersa.

El principio de funcionamiento del Z-pinch es simple: una corriente eléctrica genera un campo magnético anular que interactúa con la misma corriente y la comprime. Como resultado, aumenta la densidad y la temperatura del plasma a través de la cual fluye la corriente.

Fue posible estabilizar el haz de plasma aplicando un potente campo magnético externo paralelo a la corriente y colocándolo en una gruesa carcasa conductora (al mover el plasma, el campo magnético también se mueve, lo que induce una corriente eléctrica en la carcasa, que tiende a devolver el plasma a su lugar). El plasma dejó de doblarse y pellizcarse, pero aún quedaba un largo camino hacia la reacción termonuclear a cualquier escala seria: el plasma toca los electrodos y les emite su calor.

Las escalas más precisas del mundo y cómo funcionan

El trabajo moderno en el campo de la síntesis en una pizca Z sugiere otro principio para crear un plasma termonuclear: la corriente fluye a través de un tubo de plasma de tungsteno, que crea una potente radiación de rayos X, comprimiendo y calentando una cápsula con combustible termonuclear, ubicada dentro del tubo de plasma, similar a cómo sucede esto. en una bomba termonuclear. Sin embargo, estos trabajos son puramente de naturaleza investigativa (se están estudiando los mecanismos de las armas nucleares), y la liberación de energía en este proceso sigue siendo millones de veces menor que el consumo.

Cuanto menor sea la proporción del radio grande del toro tokamak (la distancia desde el centro del toro completo al centro de la sección transversal de su tubería) al pequeño (radio de la sección de la tubería), mayor será la presión de plasma en el mismo campo magnético. Al disminuir esta proporción, los científicos cambiaron de una cámara circular de plasma y vacío a una en forma de D (en este caso, la mitad de la altura de la sección desempeña el papel de un radio pequeño). Todos los tokamaks modernos tienen una forma de sección transversal como esta. El caso limitante fue el llamado "tokamak esférico". En tales tokamaks, la cámara de vacío y el plasma tienen una forma casi esférica, con la excepción de un canal estrecho que conecta los polos de la esfera. Los conductores de bobinas magnéticas pasan a través del canal. El primer tokamak esférico, START, apareció solo en 1991, por lo que esta es una dirección bastante joven, pero ya ha demostrado la posibilidad de obtener la misma presión de plasma con un campo magnético tres veces menor.

Probkotron, stellarator, tokamak

Otra opción para crear las condiciones necesarias para la reacción son las llamadas trampas magnéticas abiertas. La más famosa de ellas es la "célula espejo": una tubería con un campo magnético longitudinal, que se amplifica en sus extremos y se debilita en el medio. El campo ampliado en los extremos crea un "tapón magnético" (de donde proviene el nombre ruso), o un "espejo magnético" (inglés - máquina de espejos), que evita que el plasma vaya más allá de la instalación a través de los extremos. Sin embargo, tal confinamiento es incompleto, parte de las partículas cargadas que se mueven a lo largo de ciertas trayectorias pueden pasar a través de estos tapones. Y como resultado de colisiones, cualquier partícula tarde o temprano caerá en esa trayectoria. Además, el plasma en la celda del espejo también era inestable: si en algún momento una pequeña porción del plasma se aleja del eje de la configuración, surgen fuerzas que expulsan el plasma hacia la pared de la cámara. Aunque la idea básica de la célula espejo mejoró significativamente (lo que permitió reducir tanto la inestabilidad del plasma como la permeabilidad de los tubos), en la práctica ni siquiera pudieron acercarse a los parámetros necesarios para una síntesis eficiente en energía.

¿Es posible asegurar que el plasma no salga a través de los "tapones"? Parece que la solución obvia es colapsar el plasma en un anillo. Sin embargo, entonces el campo magnético dentro del anillo es más fuerte que el exterior, y el plasma nuevamente tiende a ir a la pared de la cámara. La salida de esta difícil situación también parecía bastante obvia: en lugar del anillo, haga el "ocho", luego en una sección la partícula se alejará del eje de la instalación y en la otra volverá. Así es como los científicos llegaron a la idea del primer stellarator. Pero tal "figura ocho" no puede hacerse en un plano, por lo que tuve que usar la tercera dimensión, doblando el campo magnético en la segunda dirección, lo que también condujo a la salida gradual de partículas desde el eje hacia la pared de la cámara.

La situación ha cambiado dramáticamente con la creación de instalaciones como "tokamak". Los resultados obtenidos en el tokamak T-3 en la segunda mitad de la década de 1960 fueron tan sorprendentes para ese momento que los científicos occidentales llegaron a la URSS con su equipo de medición para verificar los parámetros del plasma. La realidad incluso superó sus expectativas.

Estas tuberías entrelazadas fantásticamente no son un proyecto de arte, sino una cámara estelar, curvada en forma de una curva tridimensional compleja.

En manos de la inercia

Además del confinamiento magnético, existe un enfoque fundamentalmente diferente para la fusión termonuclear: el confinamiento inercial. Si en el primer caso tratamos de retener plasma de muy baja concentración durante mucho tiempo (la concentración de moléculas en el aire a su alrededor es cientos de miles de veces mayor), entonces en el segundo caso comprimimos el plasma a una densidad enorme, un orden de magnitud mayor que la densidad de los metales más pesados, en el cálculo de que la reacción tendrá tiempo para pasar en ese corto tiempo, antes de que el plasma tenga tiempo de separarse.

Inicialmente, en la década de 1960, se planeó utilizar una pequeña bola de combustible termonuclear congelado, irradiada uniformemente desde todos los lados con una multitud de rayos láser. La superficie de la bola debería haberse evaporado instantáneamente y, expandiéndose uniformemente en todas las direcciones, comprimir y calentar el resto del combustible. Sin embargo, en la práctica, la exposición no fue lo suficientemente uniforme. Además, parte de la energía de radiación se transfirió a las capas internas, haciendo que se calentaran, lo que complicó la compresión. Como resultado, la pelota fue comprimida de manera desigual y débil.

Hay una serie de configuraciones modernas de stellarator, y todas están cerca del toro. Una de las configuraciones más comunes implica el uso de bobinas similares a las bobinas del campo poloidal de tokamaks, y de cuatro a seis conductores con corriente multidireccional retorcidos alrededor de una cámara de vacío por un tornillo. El complejo campo magnético creado en este caso permite mantener el plasma de manera confiable sin requerir el paso de una corriente eléctrica anular a través de él. Además, las bobinas de un campo toroidal se pueden usar en estellaradores, como en tokamaks. Los conductores de tornillo pueden estar ausentes, pero luego las bobinas del campo "toroidal" se instalan a lo largo de una curva tridimensional compleja. Los desarrollos recientes en el campo de los estellaradores implican el uso de bobinas magnéticas y una cámara de vacío de una forma muy compleja (un toro muy arrugado) calculada en una computadora.

El problema de la falta de uniformidad se resolvió cambiando significativamente el diseño del objetivo. Ahora la bola se coloca dentro de una pequeña cámara metálica especial (se llama "holraum", de ahí. Hohlraum - cavidad) con agujeros a través de los cuales entran los rayos láser. Además, se utilizan cristales que convierten la radiación láser infrarroja en ultravioleta. Esta radiación UV es absorbida por la capa más delgada de material de holraum, que al mismo tiempo se calienta a una temperatura enorme y emite en el área de rayos X suaves. A su vez, la radiación de rayos X es absorbida por la capa más delgada en la superficie de la cápsula de combustible (bola con combustible). Esto también permitió resolver el problema del calentamiento prematuro de las capas internas.

Sin embargo, la potencia del láser no fue suficiente para que una parte notable del combustible entrara en la reacción. Además, la eficiencia del láser fue muy baja, solo alrededor del 1%. Para que la síntesis sea energéticamente rentable con una eficiencia láser tan baja, casi todo el combustible comprimido tuvo que reaccionar. Al intentar reemplazar los láseres con haces de iones ligeros o pesados, que se pueden generar con mucha mayor eficiencia, los científicos también se enfrentaron a muchos problemas: los iones de luz se repelen entre sí, lo que interfiere con su enfoque y se ralentizan por colisiones con gas residual en la cámara y aceleradores No fue posible crear iones pesados ​​con los parámetros requeridos.

Perspectivas Magnéticas

La mayoría de las esperanzas en el campo de la energía termonuclear ahora están asociadas con tokamaks. Especialmente después de abrir su régimen con una mejor retención. Un tokamak también es una pizca Z enrollada en un anillo (una corriente eléctrica circular fluye a través del plasma, creando el campo magnético necesario para sostenerlo), y una secuencia de células espejo ensambladas en un anillo y creando un campo magnético toroidal "corrugado". Además, un campo perpendicular al plano del toro, creado por varias bobinas separadas, se superpone al campo toroidal de las bobinas y al campo de corriente de plasma. Este campo adicional, llamado poloidal, mejora el campo magnético de la corriente de plasma (también poloidal) en el exterior del toro y lo debilita en el interior. Por lo tanto, el campo magnético total en todos los lados del haz de plasma es el mismo, y su posición se mantiene estable. Al cambiar este campo adicional, es posible, dentro de ciertos límites, mover el haz de plasma dentro de la cámara de vacío.

El concepto de catálisis muónica sugiere un enfoque fundamentalmente diferente de la síntesis. Un muón es una partícula elemental inestable que tiene la misma carga que un electrón, pero 207 veces la masa. Un muón puede reemplazar un electrón en un átomo de hidrógeno, mientras que el tamaño del átomo disminuye en 207 veces. Esto permite que un núcleo de hidrógeno se acerque a otro sin gastar energía en él. Pero se gastan aproximadamente 10 GeV de energía para obtener un muón, lo que significa que la necesidad de producir varios miles de reacciones de síntesis por muón para obtener energía es beneficiosa. Debido a la posibilidad de "adhesión" del muón al helio formado en la reacción, aún no ha sido posible lograr más de varios cientos de reacciones. En la foto, el montaje del stellarator Wendelstein zx del Instituto Max Planck de Física del Plasma.

Un problema importante de los tokamaks durante mucho tiempo fue la necesidad de crear una corriente de anillo en plasma. Para esto, se pasó un circuito magnético a través del orificio central del toro tokamak, en el que el flujo magnético se modificó continuamente. Un cambio en el flujo magnético da lugar a un campo eléctrico de vórtice, que ioniza el gas en la cámara de vacío y mantiene la corriente en el plasma resultante. Sin embargo, la corriente en el plasma debe mantenerse continuamente, lo que significa que el flujo magnético debe cambiar continuamente en una dirección. Esto, por supuesto, es imposible, por lo que la corriente en tokamaks solo pudo mantener un tiempo limitado (de fracciones de segundo a varios segundos). Afortunadamente, se descubrió la llamada corriente de arranque, que ocurre en el plasma sin un campo de Foucault externo. Además, se han desarrollado métodos de calentamiento por plasma que producen simultáneamente la corriente de anillo necesaria. Juntos, esto proporcionó el potencial para mantener arbitrariamente un plasma caliente. En la práctica, el registro en este momento pertenece al tokamak Tore Supra, donde el plasma "se quemó" continuamente durante más de seis minutos.

El segundo tipo de instalaciones de confinamiento de plasma con las que se asocian grandes esperanzas son los estelladores. En las últimas décadas, el diseño de los stellarators ha cambiado dramáticamente. Casi no quedaba nada del G8 original, y estas instalaciones se volvieron mucho más cercanas a los tokamaks. Aunque el tiempo de retención para los estellaradores es más corto que para los tokamaks (debido al modo H menos efectivo), y el costo de su construcción es mayor, el comportamiento del plasma en ellos es más tranquilo, lo que significa un mayor recurso de la primera pared interna de la cámara de vacío. Para el desarrollo comercial de la fusión, este factor es muy importante.


Selección de reacción

На первый взгляд, в качестве термоядерного топлива логичнее всего использовать чистый дейтерий: он стоит относительно дёшево и безопасен. Однако дейтерий с дейтерием реагирует в сотню раз менее охотно, чем с тритием. Это означает, что для работы реактора на смеси дейтерия и трития достаточно температуры 10 кэВ, а для работы на чистом дейтерии нужна температура более 50 кэВ. А чем выше температура — тем выше потери энергии. Поэтому как минимум первое время термоядерную энергетику планируется строить на дейтерий-тритиевом топливе. Тритий при этом будет нарабатываться в самом реакторе за счёт облучения образующимися в нём быстрыми нейтронами лития.

«Неправильные» нейтроны. В культовом фильме «9 дней одного года» главный герой, работая на термоядерной установке, получил серьёзную дозу нейтронного облучения. Однако позднее оказалось, что нейтроны эти рождены не в результате реакции синтеза. Это не выдумка режиссера, а реальный эффект, наблюдаемый в Z-пинчах. В момент обрыва электрического тока индуктивность плазмы приводит к генерации огромного напряжения — миллионы вольт. Отдельные ионы водорода, ускорившись в этом поле, способны буквально выбивать нейтроны из электродов. Поначалу это явление действительно было принято за верный признак протекания термоядерной реакции, но последующий анализ спектра энергий нейтронов показал, что они имеют иное происхождение.

Режим с улучшенным удержанием. H-мода токамака — это такой режим его работы, когда при большой мощности дополнительного нагрева потери плазмой энергии резко уменьшаются. Случайное открытие в 1982 году режима с улучшенным удержанием по своей значимости не уступает изобретению самого токамака. Общепринятой теории этого явления пока еще не существует, но это ничуть не мешает использовать его на практике. Все современные токамаки работают в этом режиме, так как он уменьшает потери более чем в два раза. Впоследствии подобный режим был обнаружен и на стеллараторах, что указывает на то, что это общее свойство тороидальных систем, однако на них удержание улучшается лишь примерно на 30%.

Нагрев плазмы. Существует три основных метода нагрева плазмы до термоядерных температур. Омический нагрев — это нагрев плазмы за счёт протекания через неё электрического тока. Этот метод наиболее эффективен на первых этапах, так как с ростом температуры у плазмы снижается электрическое сопротивление. Электромагнитный нагрев использует электромагнитные волны с частотой, совпадающей с частотой вращения вокруг магнитных силовых линий электронов или ионов. При инжекции быстрых нейтральных атомов создаётся поток отрицательных ионов, которые затем нейтрализуются, превращаясь в нейтральные атомы, способные проходить через магнитное поле в центр плазмы, чтобы передать свою энергию именно там.

А реакторы ли это? Тритий радиоактивен, а мощное нейтронное облучение от DT реакции создаёт наведённую радиоактивность в элементах конструкции реактора. Приходится использовать роботов, что усложняет работу. В то же время поведение плазмы обычного водорода или дейтерия весьма близко к поведению плазмы из смеси дейтерия и трития. Это привело к тому, что за всю историю лишь две термоядерные установки полноценно работали на смеси дейтерия и трития: токамаки TFTR и JET. На остальных установках даже дейтерий используется далеко не всегда. Так что название «термоядерная» в определении установки вовсе не означает, что в ней когда-либо реально происходили термоядерные реакции (а в тех, где происходят, почти всегда используют чистый дейтерий).

Гибридный реактор. DT реакция рождает 14 МэВ нейтроны, которые могут делить даже обеднённый уран. Деление одного ядра урана сопровождается выделением примерно 200 МэВ энергии, что в десять с лишним раз превосходит энергию, выделяющуюся при синтезе. Так что уже существующие токамаки могли бы стать энергетически выгодными, если бы их окружили урановой оболочкой. Перед реакторами деления такие гибридные реакторы имели бы преимущество в невозможности развития в них неуправляемой цепной реакции. Кроме того, крайне интенсивные потоки нейтронов должны перерабатывать долгоживущие продукты деления урана в короткоживущие, что существенно снижает проблему захоронения отходов.

Инерциальные надежды

Инерциальный синтез тоже не стоит на месте. За десятки лет развития лазерной техники появились перспективы повысить КПД лазеров примерно в десять раз. А их мощность на практике удалось повысить в сотни и тысячи раз. Ведутся работы и над ускорителями тяжелых ионов с параметрами, пригодными для термоядерного применения. Кроме того, важнейшим фактором прогресса в области инерциального синтеза стала концепция «быстрого поджига». Она предполагает использование двух импульсов: один сжимает термоядерное топливо, а другой разогревает его небольшую часть. Предполагается, что начавшаяся в небольшой части топлива реакция впоследствии распространится дальше и охватит все топливо. Такой подход позволяет существенно снизить затраты энергии, а значит, сделать реакцию выгодной при меньшей доле прореагировавшего топлива.

Проблемы токамаков

Несмотря на прогресс установок иных типов, токамаки на данный момент все равно остаются вне конкуренции: если на двух токамаках (TFTR и JET) еще в 1990-х реально было получено выделение термоядерной энергии, приблизительно равное затратам энергии на нагрев плазмы (пусть такой режим и длился лишь около секунды), то на установках других типов ничего подобного добиться не удалось. Даже простое увеличение размеров токамаков приведет к осуществимости в них энергетически выгодного синтеза. Сейчас во Франции строится международный реактор ITER, который должен будет продемонстрировать это на практике.

Однако проблем хватает и у токамаков. ITER стоит миллиарды долларов, что неприемлемо для будущих коммерческих реакторов. Ни один реактор не работал непрерывно в течение даже нескольких часов, не говоря уж о неделях и месяцах, что опять же необходимо для промышленного применения. Пока нет уверенности, что материалы внутренней стенки вакуумной камеры смогут выдержать длительное воздействие плазмы.

Сделать проект менее затратным сможет концепция токамака с сильным полем. За счет увеличения поля в два-три раза планируется получить нужные параметры плазмы в относительно небольшой установке. На такой концепции, в частности, основан реактор Ignitor, который совместно с итальянскими коллегами сейчас начинают строить в подмосковном ТРИНИТИ (Троицкий институт инновационных и термоядерных исследований). Если расчеты инженеров оправдаются, то при многократно меньшей по сравнению с ITER цене в этом реакторе удастся получить зажигание плазмы.

Вперед, к звездам!

Продукты термоядерной реакции разлетаются в разные стороны со скоростями, составляющими тысячи километров в секунду. Это делает возможным создание сверхэффективных ракетных двигателей. Удельный импульс у них будет выше, чем у лучших электрореактивных двигателей, а потребление энергии при этом может быть даже отрицательным (теоретически возможна выработка, а не потребление энергии). Более того, есть все основания полагать, что сделать термоядерный ракетный двигатель будет даже проще, чем наземный реактор: нет проблемы с созданием вакуума, с теплоизоляцией сверхпроводящих магнитов, нет ограничений по габаритам и т. д. Кроме того, выработка двигателем электроэнергии желательна, но вовсе не обязательна, достаточно, чтобы он не слишком много ее потреблял.


Электростатическое удержание

Концепцию электростатического удержания ионов легче всего понять на примере установки, называемой «фузором». Её основу составляет сферический сетчатый электрод, на который подаётся отрицательный потенциал. Ускоренные в отдельном ускорителе или полем самого центрального электрода ионы попадают внутрь его и удерживаются там электростатическим полем: если ион стремится вылететь наружу, поле электрода разворачивает его назад. Увы, вероятность столкновения иона с сеткой на много порядков выше, чем вероятность вступить в реакцию синтеза, что делает энергетически выгодную реакцию невозможной. Подобные установки нашли применение лишь в качестве источников нейтронов.

Стремясь совершить сенсационное открытие, многие учёные стремятся видеть синтез везде, где только можно. В прессе многократно возникали сообщения по поводу различных вариантов так называемого «холодного синтеза». Синтез обнаруживали в «пропитанных» дейтерием металлах при протекании через них электрического тока, при электролизе насыщенных дейтерием жидкостей, во время образования в них кавитационных пузырьков, а также в других случаях. Однако большинство из этих экспериментов не имели удовлетворительной воспроизводимости в других лабораториях, а их результаты практически всегда можно объяснить без использования синтеза.

Продолжая «славную традицию», начавшуюся с «философского камня», а затем превратившуюся в «вечный двигатель», многие современные мошенники предлагают уже сейчас купить у них «генератор холодного синтеза», «кавитационный реактор» и прочие «бестопливные генераторы»: про философский камень все уже забыли, в вечный двигатель не верят, а вот ядерный синтез сейчас звучит вполне убедительно. Но, увы, на самом деле таких источников энергии пока не существует (а когда их удастся создать, это будет во всех выпусках новостей). Так что знайте: если вам предлагают купить устройство, вырабатывающее энергию за счёт холодного ядерного синтеза, то вас пытаются просто «надуть»!

По предварительным оценкам, даже при современном уровне техники возможно создание термоядерного ракетного двигателя для полета к планетам Солнечной системы (при соответствующем финансировании). Освоение технологии таких двигателей в десятки раз повысит скорость пилотируемых полетов и даст возможность иметь на борту большие резервные запасы топлива, что позволит сделать полет на Марс не более сложным занятием, чем сейчас работа на МКС. Для автоматических станций потенциально станет доступной скорость в 10% от скорости света, что означает возможность отправки исследовательских зондов к ближайшим звездам и получение научных данных еще при жизни их создателей.

Наиболее проработанной в настоящее время считается концепция термоядерного ракетного двигателя на основе инерциального синтеза. При этом отличие двигателя от реактора заключается в магнитном поле, которое направляет заряженные продукты реакции в одну сторону. Второй вариант предполагает использование открытой ловушки, у которой одна из пробок намеренно ослаблена. Истекающая из нее плазма будет создавать реактивную силу.

Термоядерное будущее

Освоение термоядерного синтеза оказалось на много порядков сложнее, чем это казалось вначале. И хотя множество проблем уже решено, оставшихся хватит на несколько ближайших десятилетий напряженного труда тысяч ученых и инженеров. Но перспективы, которые открывают перед нами превращения изотопов водорода и гелия, столь велики, а проделанный путь уже столь значителен, что останавливаться на полпути не имеет смысла. Что бы ни говорили многочисленные скептики, будущее, безусловно, за синтезом.

Статья «Звезды на Земле» опубликована в журнале «Популярная механика» (№5, Май 2012). ¿Te gusta el artículo?

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