СофияПловдивВарнаБургасРусе

Термоядрената енергетика – ще промени ли кризата бъдещето?

Строителната площадка, на която ще бъде построен първият в света експериментален термоядрен реактор. Снимка: ITER

Светът се задъхва от тонове сажди, които автомобилите и ТЕЦ-овете изхвърлят във въздуха. ВЕЦ-овете необратимо рушат екологията на много реки. АЕЦ търпят критика заради радиоактивните отпадъци. Освен това запасите от въглища, нефт и газ се топят с бясна скорост. Затова надеждата за спасение на човечеството от енергийна криза е термоядреният синтез. Само че усилията за приспособяване на тази реакция за практическо приложение може да бъдат спрени от друга криза – икономическата. Какви са проблемите при опитомяването на термоядрения процес пише сайтът лента.ру.

Термоядрен синтез е реакцията на сливане на ядрата на два леки елемента като се образува ново ядро. Тази реакция е съпроводена от отделянето на огромно количество енергия. Образуването на ядро на нов, по-тежък елемент, е съпроводено от прегрупиране на протоните и неутроните, които съставят ядрата на леките елементи. При това се разкъсват здравите връзки, които държат компонентите на ядрото в едно цяло. Привържениците на прехода от традиционната енергетика към термоядрената възлагат надеждите си именно на освобождаващата се енергия от разкъсването на тези връзки.

Защо до този момент човечеството не се е отказало да гори въглища и да строи язовири? Причината за консерватизма е проста: за да принудят ядрата да се доближат на достатъчно близко разстояние, за да протече реакцията, е необходима повече енергия, отколкото се отделя при термоядрения синтез. Ядрата на реагиращите елементи са заредени положително и както всички еднакво заредени тела, се стремят да се отблъснат едно от друго. Заветната реакция на сливане на ядрата е възможна само след като се преодолее силата на отблъскване и ядрата се приближат „плътно”. С други думи, трябва да се приложи груба сила – например да се притиснат и/или да се нагреят реагиращите вещества.

Физиците изчислиха, че критична температура за началото на термоядрения синтез е 100 милиона градуса по Целзий. Това е приблизително десет пъти повече от температурата във вътрешността на слънцето. При подобни условия веществата преминават в състояние на плазма – напълно или частично йонизиран газ. Плазмата обаче е крайно неустойчиво състояние. Ако тя се докосне до нещо хладно (например до стената на съда, в който се намира), съставящото я вещество преминава в „обичайното” газообразно състояние.

За да предотвратят контакта на плазмата със заобикалящите я среда, учените разработиха няколко способа за съхранението й. Най-ефективно се оказа устройството токамак. На теория то беше разработено през 1951 година от Игор Там и Андрей Сахаров. Токамакът представлява магнитен кръг, в който плазменият „шнур”, контролиран от магнитно поле, левитира, без да се докосва до стената на кръга.

Стойността на проекта се увеличи двойно

Именно токамакът трябва да бъде основата на първия в света експериментален термоядрен реактор (International Tokamak Experimental Reactor – ITER). Деутериево-тритиевата плазма в ITER ще бъде нагрята допълнително с високочестотно лъчение или чрез обстрел от частици висока енергия. Всичко това трябва да „запали” плазмата, т. е. да стартира в нея процеса на термоядрен синтез. В идеалния случай енергийният изход от реакцията трябва да бъде по-висок от загубената енергия за стартирането и поддръжката й. След като изучат протичащите в плазмата процеси и разберат как да приспособят термоядреното гориво за промишлени цели, страните-участнички възнамеряваха да преминат към строителството на токамак за масова употреба.

Идеята за изграждането на ITER се роди през 80-те години на миналия век. За участие в проекта се записаха много държави: Индия, Китай, Корея, Казахстан, САЩ, Канада, Япония, държавите от ЕС. Очакванията бяха бюджетът на проекта да не надхвърли пет милиарда долара. Но в течение на работа цената му непрекъснато растеше. Растеше и броят на техническите проблеми, които трябваше да бъдат решени.

При промишленото използване реакцията на термоядрен синтез трябва да тече непрекъснато и то продължително време. За да се гарантира необходимият мащаб на реакцията трябва да се увеличи налягането в плазмата. Увеличението на налягането на свой ред предизвиква в плазмата процеси, които се отразяват отрицателно на устойчивостта на това състояние на веществото.

Има и още един проблем, който пречи на пълноценното изучаване на плазмата – несъвършенството на материалите, от които е направен кръгът на токамака. В хода на реакцията на термоядрен синтез в стените на кръга постоянно летят високоенергийни неутрони. Повечето вещества не издържат подобна бомбардировка, а промишленият термоядрен реактор трябва да работи много години. За перспективен материал за изграждане на стените на работните камери на реактора се смята високоустойчивата керамика. Освен това съвсем скоро физиците, работещи по проекта ITER, съобщиха, че са създали метал, който има добра устойчивост спрямо въздействието на неутроните.

В момента обаче всички разработки на учените са доста сурови, за да бъдат прилагани на практика. За да бъдат разработени идеите трябват допълнителни средства. През 2008 година бюджетът на проекта се увеличи с 30 на сто в сравнение с първоначалните планове. Според други оценки цената на работата по създаването на реактора е нараснала двойно. Не е възможно обаче да се изчисли колко пари са необходими за строителсвото на ITER. Всяка от държавите, участващи в проекта, води собствено счетоводство. По думите на Ник Лопес Кардозо, вицепрезидентът на европейската организация, който ръководи проекта ITER, „създаването на реактора напомня на строителството на Международната космическа станция, с тази разлика, че всички участващи в проекта космически агенции се създават в процеса на работа.”

Нуждата от допълнителни разходи охлади ентусиазма на много участници в проекта. През 2008 година САЩ например отказаха да финансират всички по-нататъшни разработки, свързани с ITER. Ако световната рецесия се задълбочи, и други държави могат да последват Щатите.

Страните, които засега остават непоколебими в намеренията си да опитомят термоядрената енергия, са принудени да съкращават разходите. В края на май се появи новината, че участниците в проекта са решили първоначално да построят опростена версия на реактора, която няма да позволи на учените да реализират всичките си идеи.

Излишният елемент

За да се изпита новата и много перспективна технология, трябва да се похарчат много пари. В съвременния свят държавите отделят много средства за наука само тогава, когато в останалите „насъщни” области на живота всичко е благополучно. Под „благополучие” се разбира задоволяването на основните потребности на гражданите. А потребностите се задоволяват на гърба на промишлеността. За да може промишленото производство да обезпечава високо жизнено равнище, то трябва да използва много енергия. По този начин в близко бъдеще хората едва ли ще се откажат да горят въглеводороди, от ТЕЦ и от АЕЦ. ТЕЦ ще продължават да замърсяват атмосферата, ВЕЦ ще рушат екологията на реките, АЕЦ ще произвеждат радиоактивни отпадъци, а запасите от въглища, нефт и газ ще се топят със задушаваща скорост. И засега не е ясно как да се намери изход от този омагьосан кръг.

Свят
Коментарите под статиите са спрени от 2014 г., заради противоречиви решения на Европейския съд, който в един случай присъди отговорност за тях на стопаните на сайта, после излезе с противоположно становище. В e-vestnik.bg нямаме капацитет да следим и коментари на читатели. Обект сме на съдебни претенции заради статии, имали сме по няколко дела с искове за по 50-100 хил. лева. Заради което приемаме дарения за сайта (виж тук повече), чиито единствени приходи са от рекламни банери.