Marea enciclopedie a petrolului și gazelor. Revoluția este aproape: fuziunea nucleară devine realitate

Și ce fel de „holraum” este acesta?

Fuziune cu laser holraum de aur

Complexul național de reacții termonucleare laser (Unitatea Națională de Aprindere, NIF)în Statele Unite, se numește fuziune cu laser cu dublu scop. Este conceput pentru a ajuta armata SUA să-și mențină arsenalele nucleare în stare pregătită de luptă în fața unui moratoriu asupra testelor nucleare și oferă, de asemenea, descoperiri inovatoare care pot oferi civilizației o mare de energie curată și ieftină.

Daca crezi presa, atunci lucrurile se desfasoara cat mai bine la NIF. Dar auditorii Serviciului General de Contabilitate din SUA (GAO, analog al Camerei de Conturi a Rusiei) există îndoieli cu privire la acest lucru, pe care l-au împărtășit cu Congresul în raportul numărul GAO-10-488.

NIF, NIC și NNSA

În martie 2009, Administrația Națională de Securitate Nucleară a SUA (NNSA) a finalizat construcția NIF, un proiect de 3,5 miliarde de dolari la Laboratorul Național Lawrence Livermore. Estimarea include 2,2 miliarde de dolari pentru construcția efectivă și 1,3 miliarde de dolari pentru asamblarea și instalarea a 192 de lasere și echipamente aferente.

Managementul planuri de a crea extreme presiuni marişi temperaturile caracteristice exploziilor nucleare. Dacă totul va merge bine, noua instalație le va permite americanilor să studieze caracteristicile dispozitivelor explozive nucleare fără a le testa, interzise de termenii moratoriului adoptat în Statele Unite în 1992.

NNSA numește, pe bună dreptate, fuziunea cu laser o „componentă critică” a unui program pe scară largă pentru a menține pregătirea de luptă a americanilor. arsenale nucleare. Sarcinile militare vor fi o prioritate de vârf pentru NIF, dar departamentul militar este pregătit să ofere facilități și pentru cercetătorii civili.

Proiectarea și construcția NIF-ului sunt direct responsabilitatea Laboratorului Național Lawrence Livermore. Primele studii teoretice care vizează pregătirea pentru apariția FNI datează din martie 1997. În 2005, NNSA, în urma directivelor Congresului, a creat NIC (Campanie Națională de Aprindere)și a instruit-o să supravegheze managementul proiectului. În plus, pentru controlul terților asupra proiectului sunt invitați experți independențiși grupuri de experți.

Lasere și hohlraum

Tehnologia folosită în NIF poate fi numită „fuziune laser”. În literatura americană, termenul „aprindere” a rămas în spatele lui. Odată ce totul este gata, operatorii NIF trebuie să concentreze simultan 192 de raze laser pe ținte mai mici de un ban. Energia totală a fasciculului va fi de 1,8 MJ.

Într-un ciclu de lucru care durează aproximativ o milione de secundă, fasciculele trebuie să treacă printr-o serie de multiplicatori optici și apoi să se concentreze pe o țintă microscopică. Acesta din urmă va fi amplasat în interiorul unei camere sferice de 10 metri înălțime.

Schema de instalare NIF - desen auditori GAO.

Ținta în sine, la rândul său, este un cilindru gol de aur. El este numit cuvânt german"holraum" (hohlraum) este o cavitate ai cărei pereți sunt în echilibru de radiație cu cavitatea. În holraum, ca într-o păpușă de cuib, există o capsulă de combustibil de mărimea unui boabe de piper. Constă dintr-un strat înghețat de deuteriu și tritiu care înconjoară un amestec gazos răcit din aceiași izotopi.

În timpul funcționării, laserele NIF trebuie să încălzească rapid pereții interiori ai hohlraum, ceea ce va transforma energia laser în raze X. La randul lui, raze X trebuie să încălzească rapid suprafața exterioară a capsulei de combustibil. Cu o încălzire adecvată, capsula ar trebui să se prăbușească cu o forță comparabilă cu cea care apare în timpul lansării unei rachete, adică ar trebui să aibă loc o explozie în interior (implozie) a stratului de deuteriu-tritiu.

Dacă implozia se desfășoară simetric și la viteza dorită, atunci atomii de deuteriu și tritiu vor fi forțați într-o reacție de fuziune care durează 10 trilioane de secunde. Temperaturile care vor fi create în capsula de combustibil sunt de așteptat să fie de ordinul a 100 de milioane de grade - adică va fi mai cald în capsulă decât în ​​centrul Soarelui.

Schema transferului de energie în hohlraum - desen de către auditorii GAO.
Faceți clic pe butonul stâng al mouse-ului pentru a vizualiza la scară completă.

Testele preliminare pentru fundamentarea proceselor încorporate în instalația NIF au fost efectuate la Laboratorul de Energie Laser al Universității din Rochester (New York). Sistemele laser OMEGA și OMEGA EP ale laboratorului sunt calul de lucru al tuturor cercetărilor de fuziune cu laser NNSA de astăzi. Înainte de crearea NIF, aceștia dețineau recordul mondial pentru energia fasciculului laser.

Țintele, hohlraums și alte echipamente aferente pentru NIF sunt furnizate de compania californiană General Atomics. Laboratorul Național Los Alamos este responsabil pentru sistemele de diagnosticare, în timp ce Sandia Lab este responsabil pentru sprijinirea cercetării la Z Machine, care este capabilă să convertească radiațiile electromagnetice în raze X.

Probleme tehnice

Crearea NIF va duce la succes și vor putea oamenii de știință americani să aprindă o reacție termonucleară folosind lasere? Auditorii GAO își amintesc sec concluziile grupului independent JASON, care enumera problemele tehnice cu care se confruntă dezvoltatorii NIF.

Una dintre sarcinile principale este de a minimiza pierderile radiatii laser, adică pentru a reduce semnificativ fracția de energie care va trece pe lângă hohlraum sau va fi reflectată de pereții acestuia. Dacă reflexia amenință cu o simplă pierdere de energie, atunci fiecare fascicul ratat va afecta negativ simetria compresiei capsulei de combustibil, punând astfel îndoieli cu privire la inițierea unei reacții termonucleare.

Chiar și cea mai precisă țintire a fasciculului laser nu garantează succesul complet. Sub influența radiației laser, procesul de ionizare începe în interiorul hohlraum, iar gazul încărcat rezultat interferează cu procesele de transfer de energie. Pe scurt, ca urmare a interacțiunii particulelor ionizate și a fasciculelor laser, o parte din energia care a ajuns în hohlraum va fi scoasă înapoi din acesta.

Oamenii de știință numesc acest proces „instabilitate laser-plasmă”. (instabilitate laser-plasma). Pe lângă pierderea de energie, duce și la interferențe nedorite între fasciculele laser, care vor afecta negativ simetria imploziei.

A doua problemă majoră cu NIF este legată de viteza imploziei. Pentru a iniția o reacție termonucleară, capsula de combustibil trebuie să fie comprimată de 40.000 de ori dimensiunea inițială. În acest caz, capsula trebuie să mențină o formă sferică. Mai mult decât atât, implozia trebuie să aibă loc într-un ritm dat, altfel nu va fi posibilă crearea presiunilor necesare pentru a începe sinteza nucleelor ​​ușoare.

Dacă suprafața capsulei de combustibil nu este suficient de netedă sau dacă razele X nu sunt incidente uniform pe capsulă, pe capsulă vor începe să se formeze proeminențe asemănătoare degetelor. După cum arată rezultatele calculelor pentru modele matematice, formarea proeminențelor va fi rezultatul instabilităților hidrodinamice care apar atunci când intră în contact materiale cu densități diferite. Dacă există prea multe proeminențe, atunci reacția termonucleară nu va continua, deoarece temperatura din interiorul capsulei va scădea din cauza proeminențelor.

Proeminențele în formă de degete de pe suprafața capsulei de combustibil sunt un desen al auditorilor GAO.
Faceți clic pe butonul stâng al mouse-ului pentru a vizualiza la scară completă.

Pe lângă aceste două probleme, creatorii NIF se confruntă și cu dificultăți mai tradiționale, dar nu mai puțin grave. Deci, trebuie să ofere un control fiabil asupra stării opticii, care, desigur, va fi în cele din urmă deteriorată de fasciculele laser care trec prin ea.

La început, astfel de daune vor fi puține, dar în timp, numărul lor va începe să crească, iar dacă procentul total al daunelor depășește o anumită limită, atunci funcționarea NIF la parametri nominali va fi imposibilă.

Spre meritul creatorilor NIF, ei nu ies din necaz. Proiectul hohlraum a fost complet refăcut, iar acesta design nou promite să minimizeze pierderile de energie laser. Acoperirile punctelor de intrare ale fasciculelor laser au fost îndepărtate din proiectul său, de îndată ce s-a dovedit că ideea aparent bună de a aranja într-un mod special locurile în care fasciculele lovesc ținta duce la o creștere bruscă a „laser-plasmei” instabilități.

După o lungă căutare, oamenii de știință au optat pentru heliu ca material care umple hohlraum. Proiectul inițial trebuia să folosească un amestec de hidrogen și heliu. Acestea și alte modificări au fost testate în luptă în timpul primelor experimente pe NIF, efectuate în 2009. Rezultatele obținute sunt considerate satisfăcătoare și există speranțe de a evita instabilitatea la funcționarea la puterea nominală.

Înțelegerea proceselor de implozie ar trebui să se îmbunătățească după finalizarea unei serii de simulări pe computer în modele bi- și tridimensionale. În plus, instabilitatea hidrodinamică este studiată activ la complexul OMEGA deja menționat. De asemenea, personalul NIF speră că va putea asigura controlul asupra stării opticii.

Lucrarea NIF cu o energie totală a fasciculului laser de 1,8 MJ a fost amânată pentru 2011. Până la sfârșitul anului 2010, unitatea va funcționa cu energii de 1,2-1,3 MJ. Potrivit experților, la o energie de 1,2 MJ, pierderile de energie din cauza instabilităților nu au depășit 6% în primele experimente, în ciuda faptului că proiectul permite pierderi de 15%.

Primele incluziuni au dus și la primele pierderi în optică. În martie 2009, o parte din fascicule s-a reflectat în mod neașteptat pe drumul către țintă. O salvă „reușită”, combinată cu o eroare de proiectare, a dezactivat 4% din total oglinzile din sistem. Din fericire, „execuția” a avut loc la energii de faza scurtă, altfel consecințele ar fi putut fi și mai grave.

Instalarea NIF pas cu pas se îndreaptă către alin. Cele mai recente rezultate din experimentele din decembrie 2009 au fost obținute cu o energie laser de 1,2 MJ.

Experții independenți îndeamnă la prudență. Ei prevăd că NIF se va confrunta inevitabil cu noi provocări tehnologice și fizice, care sunt chiar imposibil de anticipat în această etapă. Și auditorii GAO se întreabă dacă programul actual este realist, conform căruia prima reacție de fuziune cu laser va avea loc în 2012?

(UTS) - procesul de fuziune a nucleelor ​​atomice ușoare, care are loc cu eliberarea de energie la temperatură ridicată-pax în condiții controlate controlate. TTS nu a fost încă implementat. Pentru a efectua reacții de fuziune, nucleele care reacţionează trebuie reunite la o distanță de aproximativ 10 -11 cm, după care procesul de fuziune a acestora are loc cu o probabilitate vizibilă datorită efect de tunel. Pentru a depăși potențialul bariera la ciocnirea nucleelor ​​ușoare ar trebui raportată ~ 10 keV, ceea ce corespunde unei temperaturi de ~ 10 8 K. Odată cu creșterea încărcăturii nucleelor ​​(numărul de serie Z), repulsia lor Coulomb crește și cantitatea de energie necesară pentru reacția crește. Eff. secţiuni transversale ale reacţiilor (p, p) datorate interacțiuni slabe, foarte mic. Reacțiile dintre izotopii grei ai hidrogenului (deuteriu și tritiu) se datorează interacțiune puternică și au cu 22-23 de ordine de mărime mai mare (vezi Fig. reacții termonucleare). Diferențele dintre valorile eliberării energiei în reacțiile de fuziune nu depășesc un ordin de mărime. Odată cu fuziunea nucleelor ​​de deuteriu și tritiu, este de 17,6 MeV. Numărul mare al acestor reacții și eliberarea relativ mare de energie fac ca un amestec de deuteriu și tritiu cu componente egale să fie cel mai promițător pentru rezolvarea problemei fuziunii controlate. Tritiul este radioactiv ( jumătate de viață 12,5 ani), nu apare în natură. Prin urmare, pentru a asigura munca reactor termonuclear, utilizat ca combustibil nuclear, ar trebui să se asigure posibilitatea reproducerii acestuia. În acest scop, zona de lucru a reactorului poate fi înconjurată de un strat de izotop ușor de litiu, în care va avea loc reacția.

Eff. secțiunea transversală a reacțiilor termonucleare crește rapid cu temperatura, dar chiar și în mod optim. condițiile rămâne incomparabil mai puțin eff. secțiuni transversale ale ciocnirilor atomice. Din acest motiv, reacțiile de fuziune trebuie să aibă loc într-o plasmă complet ionizată încălzită la o temperatură ridicată, unde nu există ionizări și excitații ale atomilor, iar ciocnirile deuteron-deuton sau deuton-triton se termină mai devreme sau mai târziu cu fuziunea nucleară.

Funcționarea cu succes și dezvoltarea ulterioară a oricăruia dintre sistemele enumerate este posibilă numai dacă structura inițială este stabilă macroscopic, păstrând forma dată pe tot timpul necesar pentru ca reacția să continue. În plus, în plasmă, acele microscopice trebuie suprimate. instabilitate, odată cu apariția și dezvoltarea căreia particulele încetează să fie în echilibru energetic și fluxurile de particule și căldură de-a lungul liniilor de forță cresc brusc în comparație cu teoreticul lor. valoare. Principalul a fost în direcția stabilizării instabilităților plasmatice de diferite tipuri cercetare magnetică. sisteme din 1952, iar această lucrare nu poate fi considerată încă finalizată.

Sisteme de control ultra-rapide cu izolare inerțială. Dificultăți asociate cu magnetul. Limitarea plasmei poate fi, în principiu, ocolită prin „arderea” combustibilului termonuclear în timpi extrem de scurti, când combustibilul încălzit nu are timp să se împrăștie din zona de reacție. Conform criteriului Lawson, implementarea CTS cu această metodă de ardere se poate realiza numai la o densitate foarte mare a substanței de lucru. Pentru a evita situația termo explozie nucleara putere mare, este necesar să se utilizeze porțiuni foarte mici de combustibil: combustibilul termonuclear inițial trebuie să aibă forma unor granule mici (câțiva mm în diametru), preparate dintr-un amestec de deuteriu și tritiu solid, injectate în reactor înainte de fiecare dintre ele. cicluri de lucru. Ch. problema constă în furnizarea rapidă a energiei necesare încălzirii boabelor de combustibil. Soluția la această problemă este atribuită utilizării radiației laser (vezi. laser fuziunea termonucleara ) sau fascicule intens focalizate de încărcare rapidă. particule. Cercetările în domeniul CTS folosind încălzirea cu laser au început în 1964; utilizarea fasciculelor de ioni grei și ușori este și mai mare stadiu timpuriu studiu (vezi fuziunea termonucleară ionică).

Energie W, care trebuie adus la un grăunte de combustibil pentru a asigura funcționarea instalației în regim de reactor, după cum rezultă dintr-un calcul simplu, este invers proporțional cu pătratul densității combustibilului deuteriu-tritiu. Estimările arată că valorile admisibile W se obțin numai în cazul unei creșteri ascuțite, de 10 2 -10 3 ori, a densității combustibilului termonuclear față de densitatea inițială a țintei solide (d, t). Aceste rapoarte de compresie ridicate sunt necesare pentru a obține astfel densități mari, se dovedesc a fi realizabile prin evaporarea straturilor de suprafață ale unei ținte iradiate simetric și comprimarea reactivă a acesteia. zone. Pentru a face acest lucru, puterea de intrare trebuie programată într-un anumit mod în timp. Dr. Posibilitățile constau în programarea distribuției radiale a densității materiei și în utilizarea țintelor complexe cu mai multe cochilii. Energia necesară este estimată la ~10 6 -10 7 J, care se află în cadrul curentului. posibilitățile tehnologiei laser. O analiză a sistemelor cu fascicule ionice conduce la cifre de aceeași scară.

Dificultăți și perspective. Cercetarea în domeniul CTS se confruntă cu mari dificultăți, atât pur fizice, cât și tehnice. caracter. Problema deja menționată a stabilității unei plasme fierbinți plasate într-un câmp magnetic aparține primei. capcană. Utilizarea magneților puternici domenii speciale configurația a permis suprimarea multor. tipuri de macroscopice instabilități, dar se va termina. problema inca nu este rezolvata.

În special, pentru un sistem interesant și important - tokamak - așa-numitul. problema „mare întrerupere”, în care cablul de curent al plasmei este mai întâi tras pe axa camerei, apoi întrerupt pentru mai multe. ms și multă energie este descărcată pe pereții camerei. Pe lângă șocul termic, camera suferă și șoc mecanic. .

O dificultate serioasă este și formarea fasciculelor de electroni rapizi desprinși de la principal. ansamblu de electroni din plasmă. Aceste fascicule conduc la o creștere puternică a fluxurilor de căldură și particule în câmp. În sistemele ultrarapide, se observă, de asemenea, formarea unui grup de electroni rapizi în coroana plasmei care înconjoară ținta. Acești electroni au timp să încălzească prematur zonele centrale ale țintei, împiedicând atingerea gradului de compresie necesar și apariția ulterioară programată a reacțiilor nucleare. Principal Dificultatea în aceste sisteme este implementarea unei compresii stabile și simetrice sferice a țintelor.

O altă dificultate este legată de problema impurităților. El.-mag. la valorile utilizate PȘi T plasmă și dimensiuni posibile reactorul părăsește liber plasma, dar pentru o plasmă pur cu hidrogen, acestea energetice. pierderi determinate în principal. bremsstrahlung electronii, în cazul reacțiilor (d, 1), ei sunt suprapusi de eliberarea de energie nucleară deja la o temperatură pax peste 4-10 7 K. Cu toate acestea, chiar și o mică adăugare de atomi străini cu Z mare, care la punctul considerat temperatura pax sunt într-o stare puternic ionizată, duc la o creștere a energiei. pierderile sunt peste nivelul acceptabil. Sunt necesare eforturi extraordinare (îmbunătățirea continuă a instalațiilor de vid, utilizarea unor substanțe refractare și greu de pulverizat, precum wolfram, ca material pentru diafragmă, folosirea dispozitivelor de captare a atomilor de impurități etc.) pentru păstrarea conținutului de impurități. în plasmă sub nivelul permis (=<0,1%). Для инер-циальных систем-предотвращение перемешивания вещества сжимающей оболочки с термоядерным топливом на конечных стадиях сжатия.

Pe fig. 3 prezintă parametrii atinși la decomp. instalații până în 1994. După cum se poate observa, parametrii acestor sisteme sunt apropiate de valorile de prag. Mai mult, pe cel mai mare tokamak JET operațional (Europa de Vest) în noiembrie 1991, o descărcare pe (d, 1)-plasmă cu o durată de cca. 2 s. În acest caz, energia de fuziune a fost obținută în condiții controlate la un nivel de putere de ~ 1 MW. Un an mai târziu, s-a obținut energie de ~6 MW la instalația TFTR. Din ecologic Din motive de considerație, experimentele au fost efectuate nu pe un amestec de deuteriu și tritiu cu componente egale, ci cu un conținut de tritiu de 10-11%. În experimentul TFTR, raportul dintre energia de fuziune și cost. energia a fost 0,15 (în ceea ce privește un amestec de componente egale ~ 0,46). Succesul acestor experimente a adus în mod clar o poziție de lider în rândul instalațiilor dezvoltate în cadrul programului UTS. În legătură cu cele de mai sus, este clar că în proiectul internațional ITER, care ar trebui să fie implementat până în 2003 și care ar trebui să servească drept experiment. model al unei viitoare centrale electrice cu reactor de fuziune, se propune utilizarea sistemului tokamak.

Orez. 3. Parametrii atinși la diferite facilități pentru studierea problemei fuziunii termonucleare controlate până în 1991. Instalația T-10 tokamak a Institutului IV Kurchatov de Energie Atomică (URSS); instalația de tokamak PLT la Princeton Laboratory (SUA); Alkator - instalație de tokamak a Institutului de Tehnologie din Massachusetts (SUA); TFR - fabrică de tokamak din Fontenay-aux-Rose (Franţa); 2 HPV - capcană deschisă a Laboratorului Livermore (SUA); „Shiva” (Laboratorul Livermore, SUA); „Ploaială” (FIAN, Moscova); stellarator „Wendelstein UP” (Garching, Germania).

Cu toate acestea, ar trebui să se înțeleagă clar că drumul de la un reactor în funcțiune la o centrală electrică în funcțiune este încă foarte lung. Radiația activarea pereților camerei reactorului la funcționarea cu combustibil care conține tritiu este extrem de mare. Chiar dacă este posibil să se efectueze funcționarea staționară a reactorului pentru o perioadă de timp, mecanică. rezistența primului perete al camerei ca urmare a radiațiilor. este puțin probabil ca daunele să depășească (conform experților) 5-6 ani. Aceasta înseamnă nevoia de periodice demontarea completă a instalației și reasamblarea ulterioară cu ajutorul roboților operați de la distanță, deoarece reziduul va fi măsurat în mii de megacurie. Îngroparea subterană adâncă a unor părți uriașe ale instalației va fi, de asemenea, inevitabilă.

O posibilitate frumoasă de reducere bruscă a radioactivității sistemului de operare și a activității reziduale induse poate fi realizată la funcționarea pe combustibil cu izotopul 3 He. Conform reacției, eliberarea de energie rămâne la același nivel, formarea neutronilor. va apărea numai din cauza reacțiilor secundare (d, d). Din păcate, izotopul 3 necesar nu ar trebui adus de pe suprafața Lunii, unde este prezent în concentrații, în timp ce pe Pământ conținutul său este neglijabil.

Dacă vorbim despre prognoze pe termen lung, atunci probabil că optimul ar trebui căutat într-o combinație de energie solară și CTS. Pentru posibilitățile asociate cu perspective excepțional de interesante, dar și mai îndepărtate de utilizare a procesului de cataliză a muonilor pentru implementarea CTS, a se vedea art. Cataliza muontului.

Lit.: Artsimovici L. A., Managed, ed. a II-a, M., 1963; Furth, H. P., cercetare Tokamak, „Nucl. Fus.”, 1975, v. 15, nr.3, p. 487; Lukianov. Yu., Hot Plasma and Controlled Nuclear Fusion, Moscova, 1975; Probleme ale fuziunii termonucleare cu laser. sat. Art., M., 1976; Rezultatele științei și tehnologiei, ser. Fizica Plasmei, vol. 1-3, M., 1980-82. CU. Y. Lukyanov.

Enciclopedie fizică. În 5 volume. - M.: Enciclopedia Sovietică. Redactor-șef A. M. Prokhorov. 1988 .

Vedeți ce este „FUZIA CONTROLATĂ” în alte dicționare:

- (UTS), procesul de fuziune a nucleelor ​​atomice usoare, care are loc cu eliberare de energie, la temperaturi ridicate in conditii controlate, controlate. TTS nu a fost încă implementat. Pentru a desfășura reacții de fuziune, nucleele care reacţionează trebuie reunite prin ...... Enciclopedia fizică

- (UTS), fuziunea nucleelor ​​atomice ușoare (de exemplu, deuteriu și tritiu) cu eliberarea de energie, care are loc la temperaturi foarte ridicate (? 108K) în condiții controlate (într-un reactor termonuclear). Posibilitatea implementării TCB este calculată teoretic în ...... Enciclopedia modernă

- (UTS) problema stiintifica a implementarii sintezei nucleelor ​​usoare in vederea producerii de energie. Soluția problemei se va realiza în plasmă la o temperatură de T 108K și îndeplinirea criteriului Lawson (n? 1014 cm 3.s, unde n este densitatea plasmei la temperatură înaltă; ?… … Dicţionar enciclopedic mare

fuziune termonucleară controlată- - [A.S. Goldberg. Dicţionar de energie engleză rusă. 2006] Subiecte energetice în general Fuziune termonucleară controlată Fuziune nucleară controlată CTF … Manualul Traducătorului Tehnic

Fuziune termonucleară controlată- (UTS), fuziunea nucleelor ​​atomice ușoare (de exemplu, deuteriu și tritiu) cu eliberarea de energie, care are loc la temperaturi foarte ridicate (³108K) în condiții controlate (într-un reactor termonuclear). Posibilitatea implementării TCB este calculată teoretic în ...... Dicţionar Enciclopedic Ilustrat

Soarele este un reactor termonuclear natural Fuziunea termonucleară controlată (CTF) este sinteza nucleelor ​​atomice mai grele din cele mai ușoare în scopul obținerii de energie, care, spre deosebire de fuziunea termonucleară explozivă (și ... Wikipedia

Procesul de fuziune a nucleelor ​​atomice ușoare, care are loc cu eliberarea de energie la temperaturi ridicate în condiții controlate, controlate. Vitezele reacțiilor termonucleare sunt scăzute din cauza repulsiei Coulomb (vezi legea Coulomb) ... ... Marea Enciclopedie Sovietică

Fuziune termonucleară controlată- flux controlat de fuziune a nucleelor ​​uşoare (nuclee de deuteriu, tritiu) în nuclee de heliu în scopul producerii de energie (sinteza necontrolată se realizează într-o bombă cu hidrogen). Nu există încă o soluție tehnică... Începuturile științelor naturale moderne, manualul Rozhansky V.A. conține o prezentare a problemelor cineticii, dinamicii și echilibrului plasmei, precum și a proceselor de transfer în ea. Acest curs diferă de majoritatea cursurilor despre fizica plasmei prin faptul că...

Frigul poate fi numit și fuziune la rece. Esența sa constă în posibilitatea realizării unei reacții de fuziune nucleară care are loc în orice sisteme chimice. Aceasta presupune că nu există o supraîncălzire semnificativă a substanței de lucru. După cum știți, atunci când sunt de obicei efectuate, ele creează o temperatură care poate fi măsurată în milioane de grade Kelvin. Fuziunea la rece în teorie nu necesită o temperatură atât de ridicată.

Numeroase studii și experimente

Cercetarea fuziunii la rece este, pe de o parte, considerată pură fraudă. Nicio altă direcție științifică nu poate fi comparată cu el în acest sens. Pe de altă parte, este posibil ca acest domeniu al științei să nu fi fost pe deplin studiat și să nu poată fi considerat deloc o utopie, cu atât mai puțin o fraudă. Cu toate acestea, în istoria dezvoltării fuziunii la rece, au existat încă, dacă nu înșelatori, atunci cu siguranță nebuni.

Recunoașterea acestei direcții ca pseudoștiință și motivul criticii la care a fost supusă tehnologia fuziunii nucleare la rece au fost numeroasele eșecuri ale oamenilor de știință care lucrează în acest domeniu, precum și falsificări făcute de indivizi. Din 2002, majoritatea oamenilor de știință cred că munca pentru rezolvarea acestei probleme este zadarnică.

În același timp, unele încercări de a realiza o astfel de reacție sunt încă în desfășurare. Așadar, în 2008, un om de știință japonez de la Universitatea Osaka a demonstrat public un experiment efectuat cu o celulă electrochimică. Era Yoshiaki Arata. După o astfel de demonstrație, comunitatea științifică a început din nou să vorbească despre posibilitatea sau imposibilitatea fuziunii la rece, pe care o poate oferi fizica nucleară. Oamenii de știință individuali calificați în fizică nucleară și chimie caută justificări pentru acest fenomen. Mai mult, ei fac acest lucru pentru a găsi nu o explicație nucleară, ci o altă, alternativă. În plus, acest lucru se datorează și faptului că nu există informații despre radiația neutronică.

Povestea lui Fleischman și Pons

Însăși istoria promulgării acestui tip de direcție științifică în ochii comunității mondiale este suspectă. Totul a început pe 23 martie 1989. Atunci profesorul Martin Fleishman și partenerul său Stanley Pons au susținut o conferință de presă, care a avut loc la universitatea în care lucrau chimiștii, din Utah (SUA). Apoi au declarat că au efectuat o reacție de fuziune nucleară rece prin simpla trecere a unui curent electric printr-un electrolit. Potrivit chimiștilor, ca rezultat al reacției, aceștia au putut obține o ieșire de energie pozitivă, adică căldură. În plus, au observat radiația nucleară rezultată din reacție și provenită din electrolit.

Declarația făcută a făcut literalmente un zgomot în comunitatea științifică. Desigur, fuziunea nucleară la temperatură joasă, produsă pe un simplu birou, ar putea schimba radical întreaga lume. Nu mai sunt necesare complexe de instalații chimice uriașe, care costă și o sumă uriașă de bani, iar rezultatul sub forma obținerii reacției dorite atunci când vine este necunoscut. Dacă totul ar fi confirmat, Fleishman și Pons ar avea un viitor uimitor, iar umanitatea - o reducere considerabilă a costurilor.

Cu toate acestea, afirmația făcută în acest fel de chimiști a fost greșeala lor. Și, cine știe, poate cel mai important. Cert este că în comunitatea științifică nu se obișnuiește să se facă declarații către mass-media despre invențiile sau descoperirile lor înainte ca informațiile despre acestea să fie publicate în reviste științifice speciale. Oamenii de știință care fac acest lucru sunt criticați instantaneu, este considerat un fel de formă proastă în comunitatea științifică. Conform regulilor, un cercetător care a făcut o descoperire este implicit obligat să sesizeze mai întâi comunitatea științifică despre aceasta, care va decide dacă această invenție este cu adevărat adevărată, dacă merită deloc să o recunoască drept descoperire. Din punct de vedere juridic, aceasta este considerată o obligație de a păstra în totalitate secretul a ceea ce s-a întâmplat, pe care descoperitorul trebuie să-l respecte din momentul depunerii articolului său la publicare și până în momentul publicării acestuia. Fizica nucleară nu face excepție în acest sens.

Fleishman și colegul său au trimis un astfel de articol unui jurnal științific numit Nature, care a fost cea mai autorizată publicație științifică la scară globală. Toți oamenii asociați cu știința știu că un astfel de jurnal nu va publica informații neverificate și, cu atât mai mult, nu va tipări pe oricine. Martin Fleishman era deja considerat la acel moment un om de știință destul de respectat care lucra în domeniul electrochimiei, așa că articolul trimis trebuia să fie publicat în curând. Și așa s-a întâmplat. La trei luni de la nefasta conferință, publicația a fost publicată, dar entuziasmul din jurul vernisajului era deja în plină desfășurare. Poate de aceea redactorul-șef al revistei Nature, John Maddox, deja în următorul număr lunar al revistei și-a publicat îndoielile cu privire la descoperirea făcută de Fleishman și Pons și despre faptul că aceștia obținuseră energia unei reacții nucleare. În nota sa, el a scris că chimiștii ar trebui să fie pedepsiți pentru publicarea prematură a acesteia. În același loc, li s-a spus că oamenii de știință adevărați nu vor permite niciodată ca invențiile lor să fie mediatizate, iar persoanele care fac acest lucru pot fi considerate simpli aventurieri.

Un timp mai târziu, Pons și Fleishman au primit o altă lovitură care poate fi numită zdrobire. O serie de cercetători din instituțiile științifice americane din Statele Unite (Massachusetts și California Institute of Technology) au condus, adică au repetat experimentul chimiștilor, creând aceleași condiții și factori. Totuși, acest lucru nu a dus la rezultatul declarat de Fleishman.

Posibil sau imposibil?

De atunci, a existat o împărțire clară a întregii comunități științifice în două tabere. Susținătorii unuia au convins pe toată lumea că o fuziune la rece este o ficțiune care nu se bazează pe nimic. Alții, dimpotrivă, sunt încă convinși că fuziunea nucleară la rece este posibilă, că chimiștii nefericiți au făcut totuși o descoperire că în cele din urmă poate salva întreaga umanitate, oferindu-i o sursă inepuizabilă de energie.

Faptul că, dacă, totuși, se inventează o nouă metodă, cu ajutorul căreia vor fi posibile reacții de fuziune nucleară la rece și, în consecință, semnificația unei astfel de descoperiri va fi de neprețuit pentru toți oamenii la scară globală, atrage mai multe și mai mulți oameni de știință noi în această direcție științifică, dintre care parțial ar putea fi de fapt considerate frauduloase. State întregi depun eforturi semnificative pentru a construi o singură stație termonucleară, cheltuind în același timp sume uriașe de bani, iar fuziunea la rece este capabilă să extragă energie în moduri absolut simple și destul de ieftine. Acesta este ceea ce îi atrage pe cei care doresc să profite în mod fraudulos, precum și pe alți oameni cu tulburări mintale. Printre adepții acestei metode de obținere a energiei, le puteți găsi pe amândouă.

Povestea cu o fuziune rece era pur și simplu obligată să cadă în arhiva așa-ziselor povești pseudoștiințifice. Dacă te uiți la metoda prin care se obține energia fuziunii nucleare cu un aspect sobru, poți înțelege că este nevoie de o cantitate uriașă de energie pentru a combina doi atomi într-unul singur. Este necesar să depășiți rezistența electrică. În clădirea în construcție acest moment International, care va fi situat in orasul Caradache din Franta, este planificata combinarea a doi atomi, care sunt cei mai usori dintre cei existenti in natura. Ca urmare a unei astfel de conexiuni, este de așteptat o eliberare de energie pozitivă. Acești doi atomi sunt tritiu și deuteriu. Sunt izotopi ai hidrogenului, așa că fuziunea nucleară a hidrogenului ar fi baza. Pentru a realiza o astfel de conexiune, este nevoie de o temperatură de neconceput - sute de milioane de grade. Desigur, acest lucru va necesita multă presiune. Din acest motiv, mulți oameni de știință cred că fuziunea nucleară controlată la rece este imposibilă.

Succese și eșecuri

Cu toate acestea, pentru a justifica această sinteză în considerare, trebuie menționat că printre admiratorii săi nu se numără doar oameni cu idei delirante și escroci, ci și specialiști destul de normali. După performanța lui Fleischman și Pons și eșecul descoperirii lor, mulți oameni de știință și instituții științifice au continuat să urmeze această direcție. Nu fără specialiști ruși, care au făcut și încercări corespunzătoare. Și cel mai interesant lucru este că astfel de experimente s-au încheiat în unele cazuri cu succes, iar în altele - cu eșec.

Cu toate acestea, totul este strict în știință: dacă a avut loc o descoperire și experimentul a avut succes, atunci trebuie repetat din nou cu un rezultat pozitiv. Dacă nu este așa, o astfel de descoperire nu va fi recunoscută de nimeni. Mai mult, repetarea unui experiment de succes nu a putut fi făcută chiar de cercetătorii. În unele cazuri au reușit, în altele nu. Din cauza a ceea ce se întâmplă, nimeni nu ar putea explica, încă nu există un motiv bazat științific pentru o astfel de inconstanță.

Un adevărat inventator și geniu

Întreaga poveste cu Fleishman și Pons descrisă mai sus are cealaltă față a monedei, sau mai bine zis, adevărul ascuns cu grijă de țările occidentale. Cert este că Stanley Pons a fost anterior cetățean al URSS. În 1970, a fost membru al echipei de experți care dezvolta instalații termoionice. Desigur, Pons era la curent cu multe secrete ale statului sovietic și, după ce a emigrat în Statele Unite, a încercat să le realizeze.

Adevăratul descoperitor, care a obținut un oarecare succes în fuziunea nucleară rece, a fost Ivan Stepanovici Filimonenko.

I. S. Filimonenko a murit în 2013. A fost un om de știință care aproape că a oprit întreaga dezvoltare a energiei nucleare, nu numai în țara sa, ci în întreaga lume. El a fost cel care aproape a creat instalația de fuziune nucleară la rece, care, în contrast, ar fi mai sigură și foarte ieftină. Pe lângă instalația specificată, omul de știință sovietic a creat o aeronavă bazată pe principiul antigravitației. Era cunoscut ca un avertizor al pericolelor ascunse pe care energia nucleară le poate aduce omenirii. Omul de știință a lucrat în complexul de apărare al URSS, a fost un academician și un expert în el. Este de remarcat faptul că unele dintre lucrările academicianului, inclusiv fuziunea nucleară rece a lui Filimonenko, sunt încă clasificate. Ivan Stepanovici a fost un participant direct la crearea de bombe cu hidrogen, nucleare și neutroni, a fost implicat în dezvoltarea reactoarelor nucleare concepute pentru a lansa rachete în spațiu.

În 1957, Ivan Filimonenko a dezvoltat o centrală de fuziune nucleară la rece, cu ajutorul căreia țara ar putea economisi până la trei sute de miliarde de dolari pe an utilizând-o în sectorul energetic. Această invenție a omului de știință a fost susținută inițial pe deplin de stat, precum și de cercetători cunoscuți precum Kurchatov, Keldysh, Korolev. Dezvoltarea ulterioară și aducerea invenției lui Filimonenko la starea finală a fost autorizată în acel moment de însuși Mareșalul Jukov. Descoperirea lui Ivan Stepanovici a fost o sursă din care urma să fie extrasă energie nucleară curată și, în plus, cu ajutorul ei ar fi posibilă obținerea protecției împotriva radiațiilor nucleare și eliminarea consecințelor contaminării radioactive.

Scoaterea lui Filimonenko de la locul de muncă

Este posibil ca după ceva timp invenția lui Ivan Filimonenko să fie produsă la scară industrială, iar omenirea să scape de multe probleme. Cu toate acestea, soarta, în persoana unor oameni, a decretat altfel. Colegii săi Kurchatov și Korolev au murit, iar mareșalul Jukov s-a pensionat. Acesta a fost începutul așa-numitului joc sub acoperire în cercurile științifice. Rezultatul a fost încetarea tuturor lucrărilor lui Filimonenko, iar în 1967 a fost concediat. Un motiv suplimentar pentru un astfel de tratament al onoratului om de știință a fost lupta lui de a opri testarea armelor nucleare. Prin munca sa, el a dovedit în mod constant răul făcut atât naturii, cât și direct oamenilor; la sugestia sa, multe proiecte de lansare de rachete cu reactoare nucleare în spațiu au fost oprite (orice accident pe o astfel de rachetă care a avut loc pe orbită ar putea amenința contaminarea radioactivă a întregul Pământ). Având în vedere cursa înarmărilor care câștiga amploare la acea vreme, academicianul Filimonenko a devenit inacceptabil pentru unii oficiali de rang înalt. Facilitățile sale experimentale sunt recunoscute ca fiind contrare legilor naturii, omul de știință însuși este concediat, exclus din Partidul Comunist, lipsit de toate titlurile și, în general, declarat persoană tulburată mintal.

Deja la sfârșitul anilor optzeci - începutul anilor nouăzeci, munca academicianului a fost reluată, au fost dezvoltate noi facilități experimentale, dar toate nu au fost aduse la un rezultat pozitiv. Ivan Filimonenko a propus ideea de a-și folosi unitatea mobilă pentru a elimina consecințele de la Cernobîl, dar a fost respinsă. În perioada 1968-1989, Filimonenko a fost suspendat de la orice teste și lucrări în direcția fuziunii la rece, iar dezvoltările în sine, diagramele și desenele, împreună cu unii oameni de știință sovietici, au plecat în străinătate.

La începutul anilor 1990, Statele Unite au anunțat teste de succes în care ar fi obținut energie nucleară ca urmare a fuziunii la rece. Acesta a fost impulsul pentru faptul că legendarul om de știință sovietic a fost din nou amintit de statul său. A fost repus, dar nici asta nu a ajutat. Până în acel moment, a început prăbușirea URSS, finanțarea era limitată și, în consecință, nu au existat rezultate. După cum a spus mai târziu Ivan Stepanovici într-un interviu, văzând încercările în curs și, în același timp, nereușite ale multor oameni de știință din întreaga lume de a obține rezultate pozitive din fuziunea nucleară rece, și-a dat seama că fără el nimeni nu ar putea duce la bun sfârșit munca. . Și, într-adevăr, a spus adevărul. Din 1991 până în 1993, oamenii de știință americani care au obținut instalația Filimonenko nu au putut înțelege principiul funcționării acesteia, iar un an mai târziu au demontat-o ​​complet. În 1996, oameni influenți din Statele Unite i-au oferit lui Ivan Stepanovici 100 de milioane de dolari doar pentru a le oferi sfaturi, explicându-i cum funcționează un reactor de fuziune la rece, lucru pe care acesta a refuzat.

Ivan Filimonenko, prin experimente, a stabilit că, în urma descompunerii așa-numitei ape grele prin electroliză, aceasta se descompune în oxigen și deuteriu. Acesta din urmă, la rândul său, se dizolvă în paladiul catodului, în care se dezvoltă reacțiile de fuziune nucleară. În procesul a ceea ce se întâmplă, Filimonenko a înregistrat absența atât a deșeurilor radioactive, cât și a radiațiilor neutronice. În plus, în urma experimentelor sale, Ivan Stepanovici a descoperit că reactorul său de fuziune nucleară emite radiații nedefinite, iar această radiație reduce foarte mult timpul de înjumătățire al izotopilor radioactivi. Adică, contaminarea radioactivă este neutralizată.

Există opinia că Filimonenko a refuzat la un moment dat să înlocuiască reactoarele nucleare cu instalarea sa în adăposturi subterane pregătite pentru liderii de vârf ai URSS în cazul unui război nuclear. La acea vreme, criza din Caraibe făcea furori și, prin urmare, posibilitatea începerii ei era foarte mare. Cercurile conducătoare atât ale SUA, cât și ale URSS au fost oprite doar de faptul că, în astfel de orașe subterane, poluarea de la reactoarele nucleare ar ucide totuși toate ființele vii câteva luni mai târziu. Reactorul de fuziune la rece Filimonenko implicat ar putea crea o zonă de siguranță împotriva contaminării radioactive, prin urmare, dacă academicianul ar fi de acord cu acest lucru, atunci probabilitatea unui război nuclear ar putea crește de mai multe ori. Dacă acesta a fost într-adevăr cazul, atunci privarea lui de toate premiile și alte represiuni își găsesc justificarea logică.

Fuziune nucleară caldă

I. S. Filimonenko a creat o centrală de hidroliză termoionică, care a fost absolut prietenoasă cu mediul. Până în prezent, nimeni nu a reușit să creeze un analog similar cu TEGEU. Esența acestei instalații și în același timp diferența față de alte unități similare a fost că nu folosea reactoare nucleare, ci instalații de fuziune nucleară care au loc la o temperatură medie de 1150 de grade. Prin urmare, o astfel de invenție a fost numită instalarea fuziunii nucleare calde. La sfârșitul anilor optzeci, sub capitală, în orașul Podolsk, au fost create 3 astfel de instalații. Academicianul sovietic Filimonenko a fost implicat direct în acest lucru, dirijând întregul proces. Puterea fiecărui TEGPP a fost de 12,5 kW, apa grea a fost folosită drept combustibil principal. Doar un kilogram din acesta, în timpul reacției, a eliberat energie echivalentă cu cea care poate fi obținută prin arderea a două milioane de kilograme de benzină! Numai aceasta vorbește despre volumul și semnificația invențiilor marelui om de știință, că reacțiile de fuziune nucleară rece pe care le-a dezvoltat ar putea aduce rezultatul dorit.

Astfel, în prezent nu se știe cu certitudine dacă o fuziune la rece are dreptul de a exista sau nu. Este foarte posibil ca, dacă nu ar fi represiunile împotriva adevăratului geniu al științei Filimonenko, atunci lumea nu ar mai fi la fel acum, iar speranța de viață a oamenilor ar putea crește de multe ori. La urma urmei, chiar și atunci Ivan Filimonenko a declarat că radiațiile radioactive sunt cauza îmbătrânirii și a morții iminente a oamenilor. Radiația care este acum literalmente peste tot, ca să nu mai vorbim de megaloți, este cea care sparge cromozomii umani. Poate de aceea personajele biblice au trăit o mie de ani, deoarece la acea vreme probabil că această radiație distructivă nu exista.

Instalația creată de academicianul Filimonenko în viitor ar putea salva planeta de o astfel de poluare ucigașă, oferind în plus o sursă inepuizabilă de energie ieftină. Îți place sau nu, timpul va spune, dar este păcat că această dată ar putea veni deja.

Shikanov A.S. // Soros Educational Journal, Nr. 8, 1997, pp: 86-91

Ne vom uita la principiile fizice ale fuziunii laser, un domeniu științific în dezvoltare rapidă bazat pe două descoperiri remarcabile ale secolului XX: reacțiile termonucleare și laserele.

Reacțiile termonucleare au loc în timpul fuziunii (sintezei) nucleelor ​​elementelor ușoare. În acest caz, odată cu formarea elementelor mai grele, excesul de energie este eliberat sub formă de energie cinetică a produselor finale de reacție și radiație gamma. Eliberarea mare de energie în cursul reacțiilor termonucleare atrage atenția oamenilor de știință datorită posibilității aplicării lor practice în condiții terestre. Astfel, reacțiile termonucleare la scară largă au fost efectuate într-o bombă cu hidrogen (sau termonucleară).

Extrem de atractivă este posibilitatea de a utiliza energia eliberată în timpul reacțiilor termonucleare pentru a rezolva problema energetică. Cert este că combustibilul pentru această metodă de obținere a energiei este izotopul hidrogenului deuteriu (D), ale cărui rezerve în oceane sunt practic inepuizabile.

Reacții de fuziune și fuziune controlată

O reacție termonucleară este procesul de fuziune (sau fuziune) a nucleelor ​​ușoare în altele mai grele. Deoarece în acest caz are loc formarea de nuclei puternic legați din cei mai liberi, procesul este însoțit de eliberarea energiei de legare. Cea mai ușoară cale este fuziunea izotopilor de hidrogen - deuteriu D și tritiu T. Nucleul de deuteriu - deuteron conține un proton și un neutron. Deuteriul se găsește în apă într-un raport de o parte la 6500 de părți de hidrogen. Nucleul tritiului, tritonul, este format dintr-un proton și doi neutroni. Tritiul este instabil (timp de înjumătățire 12,4 ani), dar poate fi obținut ca urmare a reacțiilor nucleare.

În timpul fuziunii nucleelor ​​de deuteriu și tritiu, heliul El se formează masă atomică egal cu patru, iar neutronul n. Ca rezultat al reacției, este eliberată o energie de 17,6 MeV.

Fuziunea nucleelor ​​de deuteriu are loc prin două canale cu aproximativ aceeași probabilitate: în primul se formează tritiu și un proton p și se eliberează o energie egală cu 4 MeV; în al doilea canal - heliu cu o masă atomică de 3 și un neutron, iar energia eliberată este de 3,25 MeV. Aceste reacții sunt prezentate sub formă de formule

D + T = 4He + n + 17,6 MeV,

D + D = T + p + 4,0 MeV,

D + D = 3He + n + 3,25 MeV.

Înainte de procesul de fuziune, nucleii de deuteriu și tritiu au o energie de ordinul a 10 keV; energia produselor de reacție atinge valori de ordinul unităților și zecilor de megaelectronvolți. De asemenea, trebuie remarcat faptul că secțiunea transversală a reacției D + T și viteza acesteia sunt mult mai mari (de sute de ori) decât pentru reacția D + D. Prin urmare, este mult mai ușor pentru reacția D + T să realizeze condiții când energia termonucleara degajata depaseste costurile de organizare a proceselor de fuziune.

Sunt posibile și reacții de sinteză care implică alte nuclee de elemente (de exemplu, litiu, bor etc.). Cu toate acestea, secțiunile transversale de reacție și vitezele lor pentru aceste elemente sunt mult mai mici decât pentru izotopii de hidrogen și ating valori apreciabile doar pentru temperaturi de ordinul a 100 keV. Atingerea unor astfel de temperaturi în instalațiile termonucleare este în prezent complet nerealistă, așa că doar reacțiile de fuziune ale izotopilor de hidrogen pot fi de folos practic în viitorul apropiat.

Cum poate fi efectuată o reacție termonucleară? Problema este că fuziunea nucleelor ​​este împiedicată de forțele electrice de repulsie. În conformitate cu legea lui Coulomb, forța de repulsie electrică crește invers proporțional cu pătratul distanței dintre nucleele care interacționează F ~ 1/ r 2. Prin urmare, pentru fuziunea nucleelor, formarea de noi elemente și eliberarea de energie în exces, este necesar să se depășească bariera coulombiană, adică să se efectueze lucru împotriva forțelor de repulsie, informând nucleele energia necesară.

Există două posibilități. Una dintre ele constă în ciocnirea a două fascicule de atomi de lumină accelerați unul spre celălalt. Cu toate acestea, această abordare s-a dovedit a fi ineficientă. Cert este că probabilitatea fuziunii nucleare în fasciculele accelerate este extrem de mică datorită densității scăzute a nucleelor ​​și a timpului neglijabil al interacțiunii lor, deși crearea de fascicule cu energia necesară în acceleratoarele existente nu este o problemă.

O altă modalitate, pe care cercetătorii moderni s-au oprit, este încălzirea substanței la temperaturi ridicate (aproximativ 100 de milioane de grade). Cu cât temperatura este mai mare, cu atât energia cinetică medie a particulelor este mai mare și numărul acestora poate depăși bariera Coulombiană.

Pentru cuantificarea eficienței reacțiilor termonucleare se introduce factorul de câștig de energie Q, care este egal cu

unde Eout este energia eliberată ca rezultat al reacțiilor de fuziune, Eset este energia folosită pentru a încălzi plasma la temperaturi termonucleare.

Pentru ca energia eliberată ca urmare a reacției să fie egală cu costurile energetice pentru încălzirea plasmei la temperaturi de ordinul a 10 keV, trebuie îndeplinit așa-numitul criteriu Lawson:

(Nt) 1014 $ s/cm3 pentru reacția D-T,

(Nt) $ 1015 s/cm3 pentru reacția D-D.

Aici N este densitatea amestecului de deuteriu-tritiu (numărul de particule într-un centimetru cub), t este timpul reacțiilor de fuziune efective.

Până în prezent, s-au format două abordări în mare măsură independente pentru rezolvarea problemei fuziunii termonucleare controlate. Prima dintre ele se bazează pe posibilitatea confinării și izolării termice a unei plasme de temperatură înaltă de densitate relativ scăzută (N © 1014-1015 cm-3) printr-un câmp magnetic de configurație specială pentru un timp relativ lung (t © 1). -10 s). Astfel de sisteme includ „Tokamak” (prescurtare de la „camera toroidală cu bobine magnetice”), propus în anii 50 în URSS.

Cealaltă cale este impulsul. În abordarea în impulsuri, este necesar să se încălzească și să se comprima rapid porțiuni mici de materie la astfel de temperaturi și densități la care reacțiile termonucleare ar avea timp să se desfășoare efectiv în timpul existenței unei plasme neconținute sau, după cum se spune, limitată inerțial. Estimările arată că, pentru a comprima materia la densități de 100-1000 g/cm, ar permite ca energie să fie livrată la suprafața țintă cu o densitate de putere q © 1015 W/cm2.

PRINCIPII FIZICE ALE FUZIUNII LASER

Ideea de a folosi radiația laser de mare putere pentru încălzirea plasmei dense la temperaturi termonucleare a fost propusă pentru prima dată de N.G. Basov și O.N. Krokhin la începutul anilor 1960. Până în prezent, s-a format o zonă independentă de cercetare termonucleară - fuziunea termonucleară cu laser (LTF).

Să ne oprim pe scurt asupra principiilor fizice de bază care stau la baza conceptului de realizare a unor grade ridicate de compresie a substanțelor și obținerea de câștiguri mari de energie cu ajutorul microexploziilor laser. Se va lua în considerare exemplul așa-numitului mod de compresie directă. În acest mod, o microsferă (Fig. 1) umplută cu combustibil termonuclear este iradiată „uniform” din toate părțile de un laser multicanal. Ca urmare a interacțiunii radiației de încălzire cu suprafața țintă, se formează o plasmă fierbinte cu o temperatură de câțiva kiloelectronvolți (așa-numita coroană de plasmă), care se extinde către fasciculul laser cu viteze caracteristice de 107–108 cm/s. .

Fără a putea să ne oprim mai în detaliu asupra proceselor de absorbție în coroana plasmatică, observăm că în experimentele model moderne la energii de radiație laser de 10-100 kJ pentru ținte comparabile ca dimensiune cu țintele pentru câștiguri mari, este posibil să se obțină coeficienți ridicati (© 90%) de absorbție a radiațiilor de încălzire.

După cum am văzut deja, radiația luminoasă nu poate pătrunde în straturile dense ale țintei (densitatea unui solid este de 1023 cm-3). Datorită conductivității termice, energia absorbită în plasmă cu o densitate electronică mai mică decât ncr este transferată în straturi mai dense, unde substanța țintă este ablată. Straturile rămase neevaporate ale țintei accelerează spre centru sub acțiunea presiunii termice și a jetului, comprimând și încălzind combustibilul conținut în acesta (Fig. 2). Ca rezultat, energia radiației laser este convertită în etapa luată în considerare în energia cinetică a materiei care zboară spre centru și în energia coroanei în expansiune. Este evident că energia utilă este concentrată în mișcarea spre centru. Eficiența contribuției energiei luminoase la țintă este caracterizată de raportul dintre energia indicată și energia totală de radiație, așa-numitul factor de eficiență hidrodinamică (COP). Realizarea unui randament hidrodinamic suficient de mare (10-20%) este una dintre problemele importante ale fuziunii termonucleare cu laser.

Orez. 2. Distribuția radială a temperaturii și densității materiei în țintă în stadiul de accelerare a cochiliei către centru

Ce procese pot împiedica atingerea unor rapoarte de compresie ridicate? Una dintre ele este că la densitățile de radiație termonucleară q > 1014 W/cm2, o fracțiune semnificativă a energiei absorbite este transformată nu într-o undă clasică de conducție a căldurii electronice, ci în fluxuri rapide de electroni, a căror energie este mult mai mare decât cea a plasmei. temperatura corona (așa-numiții electroni epitermici). Acest lucru poate apărea atât datorită absorbției rezonante, cât și datorită efectelor parametrice în coroana plasmatică. În acest caz, lungimea drumului electronilor epitermici se poate dovedi a fi comparabilă cu dimensiunile țintei, ceea ce va duce la încălzirea prealabilă a combustibilului compresibil și la imposibilitatea obținerii compresiilor limitatoare. Cuantele de raze X de înaltă energie (radiații de raze X dure), care însoțesc electronii epitermici, au și o putere mare de penetrare.

tendinţă studii experimentale anii recenti este trecerea la utilizarea radiației laser cu lungime de undă scurtă (l< 0,5 мкм) при умеренных плотностях потока (q < 1015 Вт/см2). Практическая возможность перехода к нагреву плазмы коротковолновым излучением связана с тем, что коэффициенты конверсии излучения твердотельного неодимого лазера (основного кандидата в драйверы для лазерного термоядерного синтеза) с длиной волны l = 1,06 мкм в излучения второй, третьей и четвертой гармоник с помощью нелинейных кристаллов достигает 70-80%. В настоящее время фактически все крупные лазерные установки на неодимовом стекле снабжены системами умножения частоты. Физической причиной преимущества использования коротковолнового излучения для нагрева и сжатия микросфер является то, что с уменьшением длины волны увеличивается поглощение в плазменной короне и возрастают абляционное давление и гидродинамический коэффициент передачи. На несколько порядков уменьшается доля надтепловых электронов, генерируемых в плазменной короне, что является чрезвычайно выгодным для режимов как прямого, так и непрямого сжатия. Для непрямого сжатия принципиально и то, что с уменьшением длины волны увеличивается конверсия поглощенной плазмой энергии в мягкое рентгеновское излучение. Остановимся теперь на режиме непрямого сжатия. Физический анализ показывает, что осуществление режима сжатия до высоких плотностей топлива оптимально для простых и сложных оболочечных мишеней с аспектным отношением R / DR в несколько десятков. Здесь R — радиус оболочки, DR — ее толщина. Однако сильное сжатие может быть ограничено развитием гидродинамических неустойчивостей, которые проявляются в отклонении движения оболочки на стадиях ее ускорения и торможения в центре от сферической симметрии и зависят от отклонений forma initialațintă dintr-o distribuție perfect sferică, neomogenă a fasciculelor laser incidente pe suprafața sa. Dezvoltarea instabilității pe măsură ce carcasa se deplasează spre centru duce mai întâi la o abatere a mișcării de la simetricul sferic, apoi la turbulența curgerii și, în final, la amestecarea straturilor țintă și a combustibilului deuteriu-tritiu. Ca urmare, în starea finală poate apărea o formațiune, a cărei formă diferă brusc de miezul sferic, iar densitatea și temperatura medie sunt mult mai mici decât valorile corespunzătoare compresiei unidimensionale. În acest caz, structura inițială a țintei (de exemplu, un anumit set de straturi) poate fi complet distrusă. natura fizica acest tip de instabilitate echivalează cu instabilitatea unui strat de mercur situat la suprafața apei în câmpul gravitațional. În acest caz, după cum se știe, există un amestec complet de mercur și apă, adică în starea finală, mercurul va fi în partea de jos. O situație similară poate apărea în timpul mișcării accelerate a unei ținte cu o structură complexă către centrul substanței sau în interior caz generalîn prezenţa gradienţilor de densitate şi presiune. Cerințele pentru calitatea țintelor sunt destul de stricte. Astfel, neomogenitatea grosimii peretelui microsferei nu trebuie să depășească 1%, uniformitatea distribuției de absorbție a energiei pe suprafața țintă nu trebuie să depășească 0,5%. Propunerea de utilizare a schemei de compresie indirectă este legată doar de posibilitatea de a rezolva problema stabilității compresiei țintei. Schema schematică a experimentului în modul de compresie indirectă este prezentată în fig. 3. Radiația laser este introdusă în cavitate (hohlraum), concentrându-se pe suprafața interioară a învelișului exterior, care constă dintr-o substanță cu număr atomic ridicat, precum aurul. După cum sa menționat deja, până la 80% din energia absorbită este transformată în radiații moi de raze X, care încălzește și comprimă învelișul interior. Avantajele unei astfel de scheme includ posibilitatea de a obține o uniformitate mai mare a distribuției energiei absorbite pe suprafața țintă, simplificarea schemei laser și a condițiilor de focalizare și așa mai departe. Cu toate acestea, există și dezavantaje asociate cu pierderea de energie pentru conversia în raze X și complexitatea introducerii radiațiilor în cavitate. Care este stadiul actual al cercetărilor privind fuziunea cu laser? Experimentele de realizare a densităților mari de combustibil compresibil în regim de compresie directă au început la mijlocul anilor 1970 la V.I. P.N. Lebedev, unde densitatea deuteriului compresibil © 10 g/cm3 a fost atinsă pe instalația Kalmar cu energie E = 200 J. Ulterior, programele de lucru pe LTS au fost dezvoltate activ în SUA (facilități Shiva și Nova la Laboratorul Național Livermore, Omega la Universitatea din Rochester), Japonia (Gekko-12), Rusia (Dolphin la FIAN, Iskra-4", " Iskra-5" în Arzamas-16) la nivelul de energie laser de 1-100 kJ. Toate aspectele încălzirii și compresiei țintelor de diferite configurații în moduri de compresie directă și indirectă sunt studiate în detaliu. O presiune de ablație de ~100 Mbar și o viteză de colaps a microsferei de V > 200 km/s sunt atinse la valori ale eficienței hidrodinamice de aproximativ 10%. Progresul în dezvoltarea sistemelor laser și a structurilor țintă a făcut posibilă asigurarea unui grad de uniformitate a iradierii unui înveliș compresibil de 1–2% atât sub compresie directă, cât și indirectă. În ambele regimuri, au fost atinse densități de gaz comprimat de 20–40 g/cm3, iar densitatea de înveliș comprimat de 600 g/cm3 a fost înregistrată la instalația Gekko-12. Randament maxim de neutroni N = 1014 neutroni pe explozie.

CONCLUZIE

Astfel, întregul set de primite rezultate experimentale iar analiza lor indică fezabilitatea practică a următoarei etape în dezvoltarea fuziunii termonucleare cu laser — realizarea densităților gazului deuteriu-tritiu de 200–300 g/cm și ).

În prezent, baza elementului este dezvoltată intens și se creează proiecte pentru instalații laser la nivel de megajoule. La Laboratorul Livermore a început realizarea unei instalații pe sticlă de neodim cu o energie de E = 1,8 MJ. Costul proiectului este de 2 miliarde de dolari.În Franța este planificată realizarea unei instalații de un nivel similar. Această facilitate este planificată să obțină un câștig de energie Q ~ 100. Trebuie spus că lansarea unor instalații de această scară nu numai că va aduce posibilitatea creării unui reactor termonuclear bazat pe fuziunea cu laser, dar va oferi cercetătorilor și un aspect fizic unic. obiect - o microexplozie cu eliberare de energie 107-109 J, o sursă puternică de neutroni, neutrini, raze X și radiații g. Aceasta nu numai că va avea o mare importanță fizică generală (capacitatea de a studia substanțele în stări extreme, fizica arderii, ecuația stării, efectele laser etc.), dar va face posibilă și rezolvarea unor probleme speciale ale unei aplicații. , inclusiv de natură militară.

Pentru un reactor bazat pe fuziunea cu laser, totuși, este necesar să se creeze un laser la nivel de megajoule care funcționează la o rată de repetiție de câțiva herți. O serie de laboratoare investighează posibilitatea de a crea astfel de sisteme bazate pe cristale noi. Pornirea unui reactor experimental program american planificat pentru 2025.

Oamenii de știință de la Princeton Plasma Physics Laboratory au propus ideea celui mai durabil dispozitiv de fuziune nucleară care poate funcționa mai mult de 60 de ani. În acest moment, aceasta este o sarcină descurajantă: oamenii de știință se luptă să pună în funcțiune un reactor de fuziune pentru câteva minute - și apoi ani. În ciuda complexității, construcția unui reactor de fuziune este una dintre cele mai promițătoare sarcini ale științei, care poate aduce mari beneficii. Vă spunem ce trebuie să știți despre fuziunea termonucleară.

1. Ce este fuziunea termonucleară?

Nu vă fie teamă de această frază greoaie, de fapt, totul este destul de simplu. Fuziunea termonucleară este un tip de reacție nucleară.

În timpul unei reacții nucleare, nucleul unui atom interacționează fie cu o particulă elementară, fie cu nucleul altui atom, datorită căruia compoziția și structura nucleului se modifică. Un nucleu atomic greu se poate descompune în două sau trei nuclee mai ușoare - aceasta este o reacție de fisiune. Există, de asemenea, o reacție de fuziune: aceasta este atunci când două nuclee atomice ușoare se contopesc într-unul greu.

Spre deosebire de fisiunea nucleară, care poate avea loc atât spontan, cât și forțat, fuziunea nucleară este imposibilă fără furnizarea de energie externă. După cum știți, contrariile se atrag, dar nucleele atomice sunt încărcate pozitiv - așa că se resping reciproc. Această situație se numește bariera Coulomb. Pentru a depăși repulsia, este necesar să dispersăm aceste particule la viteze nebunești. Acest lucru se poate face la temperaturi foarte ridicate, de ordinul a câteva milioane de kelvin. Aceste reacții sunt numite termonucleare.

2. De ce avem nevoie de fuziunea termonucleară?

În timpul reacțiilor nucleare și termonucleare, se eliberează o cantitate imensă de energie, care poate fi utilizată în diferite scopuri - puteți crea cea mai puternică armă, sau puteți converti energia nucleară în electricitate și o furnizați întregii lumi. Energia de dezintegrare nucleară a fost folosită de mult timp centrale nucleare. Dar energia termonucleară pare mai promițătoare. Într-o reacție termonucleară, pentru fiecare nucleon (așa-numitele nuclee constitutive, protoni și neutroni), se eliberează mult mai multă energie decât într-o reacție nucleară. De exemplu, când fisiunea unui nucleu de uraniu per nucleon reprezintă 0,9 MeV (megaelectronvolt) și cândÎn sinteza unui nucleu de heliu, din nucleele de hidrogen este eliberată o energie egală cu 6 MeV. Prin urmare, oamenii de știință învață să efectueze reacții termonucleare.

Cercetarea fuziunii și construcția de reactoare permit extinderea producției de înaltă tehnologie, care este utilă în alte domenii ale științei și ale tehnologiei înalte.

3. Ce sunt reacțiile termonucleare?

Reacțiile termonucleare sunt împărțite în auto-susținere, necontrolate (utilizate în bombele cu hidrogen) și controlate (potrivite în scopuri pașnice).

Reacțiile de auto-susținere au loc în interiorul stelelor. Cu toate acestea, nu există condiții pe Pământ pentru ca astfel de reacții să aibă loc.

Oamenii desfășoară o fuziune termonucleară necontrolată sau explozivă de mult timp. În 1952, în timpul Operațiunii Evie Mike, americanii au detonat primul dispozitiv exploziv termonuclear din lume, care nu avea nicio valoare practică ca armă. Și în octombrie 1961, a fost testată prima bombă termonucleară (hidrogen) din lume (Tsar Bomba, mama lui Kuzkin), dezvoltată de oamenii de știință sovietici sub conducerea lui Igor Kurchatov. A fost cel mai puternic dispozitiv exploziv din istoria omenirii: energia totală a exploziei, conform diverselor surse, a variat între 57 și 58,6 megatone de TNT. Pentru a detona o bombă cu hidrogen, este necesar mai întâi să se obțină o temperatură ridicată în timpul unei explozii nucleare convenționale - abia atunci nucleele atomice vor începe să reacționeze.

Puterea exploziei într-o reacție nucleară necontrolată este foarte mare, în plus, proporția de contaminare radioactivă este mare. Prin urmare, pentru a utiliza energia termonucleară în scopuri pașnice, este necesar să învățați cum să o gestionați.

4. Ce este necesar pentru o reacție termonucleară controlată?

Țineți plasma!

Neclar? Acum să explicăm.

În primul rând, nucleele atomice. ÎN energie nucleara se folosesc izotopi - atomi care diferă între ei în numărul de neutroni și, în consecință, în masa atomică. Izotopul hidrogenului deuteriu (D) este extras din apă. Hidrogenul supergreu sau tritiu (T) este un izotop radioactiv al hidrogenului care este un produs secundar al reacțiilor de descompunere efectuate în reactoarele nucleare convenționale. Tot în reacțiile termonucleare se folosește un izotop ușor de hidrogen, protium: acesta este singurul element stabil care nu are neutroni în nucleu. Heliul-3 este conținut pe Pământ în cantități neglijabile, dar este foarte abundent în solul lunar (regolit): în anii 80, NASA a dezvoltat un plan pentru instalații ipotetice pentru procesarea regolitului și extracția izotopilor. Pe de altă parte, un alt izotop, bor-11, este larg răspândit pe planeta noastră. 80% din borul de pe Pământ este un izotop necesar pentru oamenii de știință nucleari.

În al doilea rând, foarte căldură. Substanța care participă la o reacție termonucleară ar trebui să fie o plasmă aproape complet ionizată - este un gaz în care electronii liberi și ionii de diferite sarcini plutesc separat. Pentru a transforma o substanță într-o plasmă, este necesară o temperatură de 10 7 -10 8 K - acestea sunt sute de milioane de grade Celsius! Astfel de temperaturi ultra-înalte pot fi obținute prin crearea de descărcări electrice de mare putere în plasmă.

Cu toate acestea, pur și simplu încălziți necesarul elemente chimice este interzis. Orice reactor se va vaporiza instantaneu la aceste temperaturi. Aici este necesară o abordare complet diferită. Până în prezent, este posibil să păstrați plasma într-o zonă limitată cu ajutorul magneților electrici de mare rezistență. Dar nu a fost încă posibil să se utilizeze pe deplin energia obținută în urma unei reacții termonucleare: chiar și sub influența unui câmp magnetic, plasma se răspândește în spațiu.

5. Ce reacții sunt cele mai promițătoare?

Principalele reacții nucleare care sunt planificate a fi utilizate pentru fuziunea termonucleară controlată vor folosi deuteriu (2H) și tritiu (3H), iar în viitorul mai îndepărtat, heliu-3 (3He) și bor-11 (11B).

Iată cele mai interesante reacții.

1) 2 D+ 3 T -> 4 He (3,5 MeV) + n (14,1 MeV) - reacție deuteriu-tritiu.

2) 2 D+ 2 D -> 3 T (1,01 MeV) + p (3,02 MeV) 50%

2 D+ 2 D -> 3 He (0,82 MeV) + n (2,45 MeV) 50% este așa-numitul monopropulsor cu deuteriu.

Reacțiile 1 și 2 sunt pline de contaminare radioactivă cu neutroni. Prin urmare, reacțiile „fără neutroni” sunt cele mai promițătoare.

3) 2 D+ 3 He -> 4 He (3,6 MeV) + p (14,7 MeV) - deuteriul reacţionează cu heliul-3. Problema este că heliul-3 este extrem de rar. Cu toate acestea, randamentul fără neutroni face ca această reacție să fie promițătoare.

4) p+ 11 B -> 3 4 He + 8,7 MeV - bor-11 reacţionează cu protiul, rezultând particule alfa care pot fi absorbite de folia de aluminiu.

6. Unde să conducă o astfel de reacție?

Reactorul natural de fuziune este vedeta. În ea, plasma este ținută sub influența gravitației, iar radiația este absorbită - astfel, miezul nu se răcește.

Pe Pământ, reacțiile termonucleare pot fi efectuate doar în instalații speciale.

sisteme de impulsuri. În astfel de sisteme, deuteriul și tritiul sunt iradiate cu fascicule laser de putere ultra mare sau cu fascicule de electroni/ioni. O astfel de iradiere provoacă o succesiune de microexplozii termonucleare. Cu toate acestea, este neprofitabilă utilizarea unor astfel de sisteme la scară industrială: pentru accelerarea atomilor se cheltuiește mult mai multă energie decât se obține ca urmare a fuziunii, deoarece nu toți atomii accelerați intră într-o reacție. Prin urmare, multe țări construiesc sisteme cvasi-staționare.

Sisteme cvasi-staționare. În astfel de reactoare, plasma este reținută de un câmp magnetic la presiune scăzută și temperatură ridicată. Există trei tipuri de reactoare bazate pe diferite configurații de câmp magnetic. Acestea sunt tokamak-uri, stellaratori (torsatrons) și capcane cu oglindă.

tokamak reprezintă „camera toroidală cu bobine magnetice”. Aceasta este o cameră sub formă de „goasă” (tor), pe care sunt înfășurate bobine. Caracteristica principală a tokamak este utilizarea curentului electric alternativ, care curge prin plasmă, o încălzește și, creând un câmp magnetic în jurul său, o reține.

ÎN stellarator (torsatron) câmpul magnetic este complet conținut de bobine magnetice și, spre deosebire de un tokamak, poate fi acționat continuu.

W oglindă (deschisă) capcane se foloseste principiul reflexiei. Camera este închisă pe ambele părți prin „dopuri” magnetice care reflectă plasma, menținând-o în reactor.

Multă vreme, capcanele cu oglindă și tokamak-urile au luptat pentru supremație. Inițial, conceptul de capcană părea mai simplu și, prin urmare, mai ieftin. La începutul anilor ’60, capcanele deschise erau finanțate masiv, dar instabilitatea plasmei și încercările nereușite de a o reține cu un câmp magnetic au forțat aceste instalații să se complice - proiectele aparent simple s-au transformat în mașini infernale și nu a reușit să se realizeze un rezultat stabil. Prin urmare, tokamak-urile au apărut în prim-plan în anii 1980. În 1984, a fost lansat tokamak-ul european JET, al cărui cost a fost de doar 180 de milioane de dolari și ai cărui parametri au făcut posibilă efectuarea unei reacții termonucleare. În URSS și Franța, au fost proiectate tokamak-uri supraconductoare, care nu consumau aproape deloc energie pentru funcționarea sistemului magnetic.

7. Cine învață acum să efectueze reacții termonucleare?

Multe țări își construiesc propriile reactoare de fuziune. Există reactoare experimentale în Kazahstan, China, SUA și Japonia. Institutul Kurchatov lucrează la reactorul IGNITOR. Germania a lansat reactorul de fuziune Wendelstein 7-X stellarator.

Cel mai cunoscut proiect internațional este ITER tokamak (ITER, Reactor Experimental Termonuclear Internațional) de la Centrul de Cercetare Cadarache (Franța). Construcția sa trebuia finalizată în 2016, dar dimensiunea sprijinului financiar necesar a crescut, iar momentul experimentelor s-a mutat în 2025. Uniunea Europeană, SUA, China, India, Japonia, Coreea de Sud si Rusia. Ponderea principală în finanțare este deținută de UE (45%), restul participanților furnizând echipamente de înaltă tehnologie. În special, Rusia produce materiale și cabluri supraconductoare, tuburi radio pentru încălzirea plasmei (girotroni) și siguranțe pentru bobine supraconductoare, precum și componente pentru cea mai complexă parte a reactorului - primul perete, care trebuie să reziste forțelor electromagnetice, radiațiilor neutronice și radiatii plasmatice.

8. De ce încă nu folosim reactoare termonucleare?

Instalațiile moderne de tokamak nu sunt reactoare termonucleare, ci instalații de cercetare în care existența și conservarea plasmei este posibilă doar pentru o perioadă. Cert este că oamenii de știință nu au învățat încă cum să țină plasma în reactor de mult timp.

În acest moment, una dintre cele mai mari realizări în domeniul fuziunii nucleare este succesul oamenilor de știință germani care au reușit să încălzească hidrogenul gazos la 80 de milioane de grade Celsius și să mențină un nor de plasmă de hidrogen timp de un sfert de secundă. Și în China, plasma de hidrogen a fost încălzită la 49,999 milioane de grade și menținută timp de 102 secunde. Oamenii de știință ruși de la (Institutul G. I. Budker de Fizică Nucleară, Novosibirsk) au reușit să obțină o încălzire stabilă a plasmei până la zece milioane de grade Celsius. Cu toate acestea, americanii au propus recent o metodă de izolare a plasmei timp de 60 de ani – iar acest lucru inspiră optimism.

În plus, există controverse cu privire la rentabilitatea fuziunii în industrie. Nu se știe dacă beneficiile generării de energie electrică vor compensa costurile fuziunii. Se propune experimentarea cu reacții (de exemplu, renunțarea la reacția tradițională deuteriu-tritiu sau monopropulsant în favoarea altor reacții), materiale structurale - sau chiar abandonarea ideii de fuziune termonucleară industrială, folosind-o numai pentru reacții individuale în fisiune. reactii. Cu toate acestea, oamenii de știință continuă să experimenteze.

9. Sunt reactoarele de fuziune sigure?

Relativ. Tritiul, care este folosit în reacțiile termonucleare, este radioactiv. În plus, neuronii eliberați ca urmare a fuziunii iradiază structura reactorului. Elementele reactorului în sine sunt acoperite cu praf radioactiv din cauza expunerii la plasmă.

Cu toate acestea, un reactor de fuziune este mult mai sigur decât un reactor nuclear în ceea ce privește radiația. Există relativ puține substanțe radioactive în reactor. În plus, proiectarea reactorului în sine presupune absența „găurilor” prin care se poate scurge radiația. Camera de vid a reactorului trebuie etanșată, altfel reactorul pur și simplu nu poate funcționa. În timpul construcției reactoarelor termonucleare se folosesc materiale testate cu energie nucleară, iar în încăperi se menține o presiune redusă.