Инженеры уже 60 лет пытаются зажечь Солнце на Земле и тратят на это миллиарды 
долларов
Говорить о перспективах ядерной энергетики сейчас и неловко, и немодно. Неловко по той причине, что свежи в памяти Чернобыль и Фукусима. Немодно потому, что в тренде возобновляемые источники энергии и борьба за экологию. Но фанатичные обитатели экопоселений и профессиональные борцы за чистоту природы не учитывают (а нередко лицемерно умалчивают), что энергия нужна не только для нескольких лампочек в квартире да для зарядки планшета. Никакие ветро- и гелиостанции пока не в силах полностью обеспечить мегаполисы и, самое главное, “накормить” промышленность. В подтверждение этих надежд приведем несколько цифр, подтверждающих роль атомной энергетики в мире и в Украине.
Доля выработки электроэнергии на АЭС в мире находится на уровне 16%. В Украине ядерные реакторы вырабатывают 43%. На альтернативные источники специалисты, в отличие от романтиков всех мастей, особо не полагаются: страна даже до нынешних потрясений планировала в 2030 году получать только 10% нужной для общества и промышленности энергии от солнца, ветра и т.д. (ЕС — 20% в 2020-м). Тут уж волей-неволей перестанешь качать права против АЭС. Нужно отметить, что если вас интересует срочная печать каталогов, то вам нужно посетить данный сайт.
Обратная сторона ядерной энергетики — ее опасность. Да, конструкция реакторов постоянно совершенствуется, но принцип работы остается неизменным. А значит, сохраняется риск очень опасных аварий и проблема вредных отходов, о чем постоянно помнят как ученые, так и те, кого в свое время эта опасность коснулась напрямую. Альтернативой традиционной атомной энергетике видится освоение не расщепления, а, наоборот, слияния ядер. Вот только время, когда АЭС можно будет закрывать за ненадобностью и моральным устареванием, постоянно откладывается, и состояние дел смахивает на мираж, постоянно отдаляющийся от путника.
НЕМНОГО ШКОЛЬНОЙ ФИЗИКИ: зачем нужна температура в 150 миллионов градусов
Чтобы понять принцип работы термоядерного реактора, представим ситуацию: каким-то образом нам удалось приблизить вплотную друг к другу ядра дейтерия и трития. Не пугайтесь — это разновидности (изотопы) всем известного водорода. Отличаются они только количеством нейтронов в ядре: у дейтерия — один, у трития — два. Так вот, если приблизить ядра вплотную (вообще-то они категорически возражают против подобного насилия и отталкиваются), то начинают действовать особые процессы, так называемое сильное взаимодействие. В результате слияния образуется ядро гелия и выделяется огромное количество энергии — намного больше, чем при расщеплении ядер урана.
Инженеры уже 60 лет пытаются зажечь Солнце на Земле и тратят на это миллиарды долларов
Говорить о перспективах ядерной энергетики сейчас и неловко, и немодно. Неловко по той причине, что свежи в памяти Чернобыль и Фукусима. Немодно потому, что в тренде возобновляемые источники энергии и борьба за экологию. Но фанатичные обитатели экопоселений и профессиональные борцы за чистоту природы не учитывают (а нередко лицемерно умалчивают), что энергия нужна не только для нескольких лампочек в квартире да для зарядки планшета. Никакие ветро- и гелиостанции пока не в силах полностью обеспечить мегаполисы и, самое главное, “накормить” промышленность. В подтверждение этих надежд приведем несколько цифр, подтверждающих роль атомной энергетики в мире и в Украине.
Доля выработки электроэнергии на АЭС в мире находится на уровне 16%. В Украине ядерные реакторы вырабатывают 43%. На альтернативные источники специалисты, в отличие от романтиков всех мастей, особо не полагаются: страна даже до нынешних потрясений планировала в 2030 году получать только 10% нужной для общества и промышленности энергии от солнца, ветра и т.д. (ЕС — 20% в 2020-м). Тут уж волей-неволей перестанешь качать права против АЭС.
Обратная сторона ядерной энергетики — ее опасность. Да, конструкция реакторов постоянно совершенствуется, но принцип работы остается неизменным. А значит, сохраняется риск очень опасных аварий и проблема вредных отходов, о чем постоянно помнят как ученые, так и те, кого в свое время эта опасность коснулась напрямую. Альтернативой традиционной атомной энергетике видится освоение не расщепления, а, наоборот, слияния ядер. Вот только время, когда АЭС можно будет закрывать за ненадобностью и моральным устареванием, постоянно откладывается, и состояние дел смахивает на мираж, постоянно отдаляющийся от путника.
НЕМНОГО ШКОЛЬНОЙ ФИЗИКИ: зачем нужна температура в 150 миллионов градусов
Чтобы понять принцип работы термоядерного реактора, представим ситуацию: каким-то образом нам удалось приблизить вплотную друг к другу ядра дейтерия и трития. Не пугайтесь — это разновидности (изотопы) всем известного водорода. Отличаются они только количеством нейтронов в ядре: у дейтерия — один, у трития — два. Так вот, если приблизить ядра вплотную (вообще-то они категорически возражают против подобного насилия и отталкиваются), то начинают действовать особые процессы, так называемое сильное взаимодействие. В результате слияния образуется ядро гелия и выделяется огромное количество энергии — намного больше, чем при расщеплении ядер урана.
Что касается мирного применения термоядерного синтеза, то здесь все не так однозначно. Оказалось, что создать “печку” для разогрева изотопов невозможно: нет во Вселенной такого материала, который мог бы выдержать температуры в миллионы градусов. Требовалось нечто принципиально новое. В 1950-х годах одна и та же мысль посетила несколько умных голов, но пальма первенства и изящество решения принадлежат советской школе физики. Более конкретно — Олегу Лаврентьеву, Андрею Сахарову, Игорю Тамму. Они предложили поместить плазму (раскаленный ионизированный газ) в вакуум. А чтобы огненный сгусток не касался стенок, удерживать его магнитным полем. Камера имела форму пустотелого тора (проще говоря — бублика), окруженного магнитами. По оси “бублика” висит шнур плазмы, “закованный” в магнитное поле. Эту конструкция прозвали “токамак” (ТОроидальная КАмера с МАгнитными Катушками), и она является ключевым звеном и по сей день.
Заметим, что разрабатываются и другие подходы. В Германии построен экспериментальный реактор Wendelstein 7-X типа стелларатор (для непросвещенного взгляда отличается от токамака только формой вакуумной камеры в виде “измятого бублика”). США реализуют проект NIF, где розжиг термоядерной реакции проводится лазерами. Увы, на этих направлениях достижений негусто.
ВСЕ ВМЕСТЕ. За 60 лет токамаки создали во многих развитых странах. Но прорыва, о котором мечталось в 1960-х, не случилось, хотя удалось преодолеть массу частных трудностей.
Еще в 1980-е появилось осознание того, что разработка промышленного реактора не по карману одной, даже самой богатой стране. И в 1985 г. на встрече Горбачева и Рейгана родился проект ITER — создание устройства нового поколения. Только проектирование заняло 20 лет. Сегодня ITER (ключевые участники — ЕС, Россия, США, Япония, Южная Корея, КНР) воплощается в жизнь возле г. Кадараш на юге Франции. Для него уже завершено строительство одной из самых больших платформ, созданных человеком (1000×420 м). На нее пошло 15 тыс. куб. м бетона, 16 тыс. т арматуры, 439 колонн с особым резинометаллическим антисейсмичным покрытием. Но и эта циклопическая конструкция — всего лишь основа для токамака весом 36 тысяч тонн, напичканного современным оборудованием. Увы, важнейший для цивилизации проект постоянно тормозится. Он такой масштабный и дорогой, что крайне чувствителен к способности участников договариваться и финансировать работы. С 2004 г. стоимость ITER выросла c 5 до 16 млрд евро, а запуск перенесен с 2010 на 2020 г. Но прорыва, видимо, опять не будет. По словам гендиректора ITER Осаму Мотоджима, термоядерный синтез позволит получить всего лишь 500 МВт к 2027 г. Для сравнения — Запорожская АЭС имеет мощность 6 тыс. МВт.