Что такое токамак? просто о термоядерном реакторе

Содержание

Термоядерная реакция

Килотонны ужаса или что такое ядерный взрыв?

Термоядерная реакция — это реакция синтеза легких ядер в более тяжелые.

Для ее осуществления необходимо, чтобы исходные нуклоны или легкие ядра сблизились до расстояний, равных или меньших радиуса сферы действия ядерных сил притяжения (т.е. до расстояний 10-15 м). Такому взаимному сближению ядер препятствуют кулоновские силы отталкивания, действующие между положительно заряженными ядрами. Для возникновения реакции синтеза необходимо нагреть вещество большой плотности до сверхвысоких температур (порядка сотен миллионов Кельвин), чтобы кинетическая энергия теплового движения ядер оказалась достаточной для преодоления кулоновских сил отталкивания. При таких температурах вещество существует в виде плазмы. Поскольку синтез может происходить только при очень высоких температурах, ядерные реакции синтеза и получили название термоядерных реакций (от греч. therme «тепло, жар»).

В термоядерных реакциях выделяется огромная энергия. Например, в реакции синтеза дейтерия с образованием гелия

\(~^2_1D + \ ^2_1D \to \ ^3_2He + \ ^1_0n\)

выделяется 3,2 МэВ энергии. В реакции синтеза дейтерия с образованием трития

\(~^2_1D + \ ^2_1D \to \ ^3_1T + \ ^1_1p\)

выделяется 4,0 МэВ энергии, а в реакции

\(~^2_1D + \ ^3_1T \to \ ^4_2He + \ ^1_0n\)

выделяется 17,6 МэВ энергии.

Рис. 1. Схема реакции дейтерий-тритий

В настоящее время контролируемая термоядерная реакция осуществляется путем синтеза дейтерия \(~^2H\) и трития \(~^3H\). Запасов дейтерия должно хватить на миллионы лет, а запасы легко добываемого лития (для получения трития) вполне достаточны для обеспечения потребностей в течение сотен лет.

Однако при этой реакции большая часть (более 80 %) выделяемой кинетической энергии приходится именно на нейтрон. В результате столкновений осколков с другими атомами эта энергия преобразуется в тепловую. Помимо этого, быстрые нейтроны создают значительное количество радиоактивных отходов.

Поэтому наиболее перспективны «безнейтронные» реакции, например, дейтерий + гелий-3.

\(~D + \ ^3He \to \ ^4He + p\)

У этой реакции отсутствует нейтронный выход, который уносит значительную часть мощности и порождает наведенную радиоактивность в конструкции реактора. Кроме того, запасы гелия-3 на Земле составляют от 500 кг до 1 тонны, однако на Луне он находится в значительном количестве: до 10 млн тонн (по минимальным оценкам — 500 тысяч тонн). В то же время его можно легко получать и на Земле из широко распространённого в природе лития-6 на существующих ядерных реакторах деления.

Видео про ШРУС

Просто ураган какой-то

Обыкновенное чудо

Весь ИТЭР размером с маленький городок, примерно километр в диаметре, и каждый его метр начинен самым дорогим и надежным оборудованием. Недавно над реактором появилась крыша. Александр Владимирович показывает фотографию реактора, где на одном из этажей можно видеть крошечного человека. Точнее, увидеть-то его как раз нельзя, если заранее не знать, что он там стоит. Даже для не очень подробного описания всех деталей реактора понадобилась бы целая книга, поэтому широкому читателю для общего понимания можно пояснить, что ИТЭР — это гигантский водонагреватель. При термоядерной реакции выделяется главный носитель энергии — нейтрон, который нагревает носитель, а с этого носителя тепло уже забирает вода, поступающая в турбину, которая превращает энергию в электрическую. А самой плазме энергия придается альфа-частицами, которые выделяются при термоядерной реакции внутри нее же (плазмы). Собственно, термоядерная реакция и представляет собой горение очень разреженной (менее 1%) смеси газов, во время горения которой выделяются нейтроны и альфа-частицы. Плазме для поддержания горения не нужен внешний источник энергии: начиная с определенного коэффициента передачи энергии (q = 10), этот процесс становится циклическим, и она превращается в вечный двигатель.

Главная задача проекта ИТЭР — продемонстрировать длительное горение в стационарном импульсе. И решение этой задачи, с одной стороны, похоже на чудо, с другой — современной физике плазмы пока неизвестно, что может помешать этому чуду свершиться после стольких лет исследований и экспериментов.

Пока проект носит научный экспериментальный характер, поэтому им занимаются совместно многие страны. Когда из аббревиатуры исчезнет буква «Э» — «экспериментальный», создание реально работающего образца для нужд экономики станет задачей для каждой отдельно взятой страны. Наиболее крупные установки термоядерной энергии были созданы в Европе (Jet) и в Японии (JT-60). Свои небольшие ТОКАМАКи есть и в России, Корее, Китае, Индии, и в каждой из стран-участников международного проекта ИТЭР. И в каждой из перечисленных стран действует своя национальная программа развития атомной энергии, поскольку от практической готовности воспринять результат международного проекта напрямую зависят реализация и ее экономический эффект для этих государств.

Сроки запуска реактора за все эти годы много раз сдвигались, а суммы необходимых вложений увеличивались в разы. Изначально планировалась сумма €5 млрд, затем — €19 млрд. Тем не менее никто из стран-участников не только не отказался от реализации проекта мечты, но участников еще прибавилось: их ряды пополнил Казахстан. Никакие эпидемии вирусов, никакие санкции не остановили реализацию проекта. Самые большие поставки во Францию из российских институтов — у НИИ ЭФА им. Д. В. Ефремова. Оттуда через пять границ в самый разгар пандемии, когда везде действовал запрет на любые поставки, на грузовиках к реактору везли изготовленное оборудование по специальному разрешению от ЕС. Это были единственные работы, которые в общих интересах нельзя было останавливать.

Почему до сих пор не получилось

Существует так называемый критерий Лоусона, позволяющий оценить, возможен ли синтез в определенном реакторе с использованием того или иного топлива. Чтобы запустить реакцию, необходимо обеспечить оптимальную плотность плазмы, разогреть ее до достаточно высоких температур, максимально уменьшив при этом потери энергии. Например, в дейтерий-тритиевой плазме при температуре в 110 млн градусов, произведение числа частиц в кубическом сантиметре на время их удержания (в секундах) должно быть не менее 1014.

Схема устройства токамака

Однако плазма – весьма беспокойная субстанция. Она не любит, когда ее удерживают, и постоянно стремится выйти из-под контроля. С этой проблемой физики столкнулись еще в 60-е годы. Чтобы хотя бы частично решить ее, потребовалось значительно усложнить конструкцию реактора.

Второй серьезной проблемой является потеря энергии. Плазма, как и любое другое нагретое тело, начинает излучать в электромагнитном диапазоне, стремительно при этом остывая. Чтобы поддерживать температуру на довольно высоком уровне, приходится постоянно вкачивать огромное количество энергии.

Кроме глобальных физических, перед инженерами встало множество чисто прикладных вопросов. В результате идея управляемого синтеза, которая в моделях выглядела многообещающе, оказалась очень сложной для реализации. Например, в серьезную проблему превратилась обычная пыль. Она проникает в вакуумные камеры реакторов и поглощает заметную часть ядерного топлива.

Состояние системы, при котором в ходе реакции синтеза выделяется столько же энергии, сколько затрачено на ее запуск и поддержку, обозначается литерой Q. Для самоподдерживающей реакции без внешнего подогрева коэффициент должен быть равен 5, и этот показатель до сих пор не достигнут. Для получения стабильной плазмы, пригодной для коммерческих установок, нужны гораздо большие значения. Например, на ITER планируют достигнуть Q ~ 30.

Справедливости ради следует отметить, что огромные средства, выделяемые физикам на протяжении десятилетий, потрачены не впустую. Параметры современных реакторов всего лишь в несколько раз хуже необходимых для достижения устойчивой термоядерной реакции. Несколько десятилетий назад отставание было на порядки.

Термоядерные реакции

Море зеленой энергии

— Инициатором этой работы выступил академик Евгений Велихов еще в разгар перестройки в СССР, — вспоминает ученый. — Тогда же Михаилу Горбачеву удалось договориться с Рональдом Рейганом о совместном создании термоядерного реактора. Соединенные Штаты Америки в консультациях с Японией и Европейским сообществом выдвинули предложение относительно того, каким образом осуществлять такую деятельность. Уже в 1988 году началась фаза концептуального проектирования, затем был создан технический проект.

К участникам проекта присоединились Китай, Корея и Индия. Местом строительства выбрали юг Франции, неподалеку от Марселя, где находятся французский ядерный центр Кадараш и Комиссариат по альтернативным видам энергетики CEA. Кроме большого опыта в области создания оборудования для ядерной энергетики для строительства ИТЭР нужен был участок, доступный для крупного судоходства, поскольку масса деталей реактора составляет сотни тонн и превышает допустимые пределы возможностей наземных видов грузового транспорта.

Первый прообраз термоядерного реактора — ТОКАМАК (тороидальная камера с магнитными катушками) — был изобретен и построен в СССР в 1954 году. Она представляет собой обмотанную магнитными катушками вакуумную камеру, внутри которой находится плазма, нагретая до десятков миллионов градусов. С того момента как в СССР появился первый работающий ТОКАМАК, в мире начался настоящий бум в области физики плазмы. Все поняли, что создание настоящего термоядерного реактора позволило бы отказаться от всех остальных видов энергии, прекратить сжигание топлива и выбросы в атмосферу двуокиси углерода и целого списка других вредных веществ. Непрерывно горящая плазма, процесс горения которой однажды вышел бы в режим самоподдержания — а именно это и должно произойти в ИТЭР, правда, на короткие промежутки времени, — это была бы победа над ресурсоемким производством энергии, над добывающей промышленностью, выкачивающей из недр все мыслимые и немыслимые ресурсы — уголь, нефть, газ. Никаких ресурсов, ноль выбросов и целое море энергии.

Применение

Применение термоядерной реакции как практически неисчерпаемого источника энергии связано в первую очередь с перспективой освоения технологии управляемого термоядерного синтеза (УТС). В настоящее время научная и технологическая база не позволяет использовать УТС в промышленных масштабах.

Первое испытание прототипа водородной бомбы. США, 1 ноября 1952 г. Проект Ivy Mike

Вместе с тем неуправляемая термоядерная реакция нашла своё применение в военном деле. Впервые термоядерное взрывное устройство было испытано в ноябре 1952 года в США, а уже в августе 1953 года в Советском Союзе испытали термоядерное взрывное устройство в виде авиабомбы. Мощность термоядерного взрывного устройства (в отличие от атомного) ограничена лишь количеством используемого для его создания материала, что позволяет создавать взрывные устройства практически любой мощности.

Немного истории ядерных реакций

Первая ядерная реакция в истории была сделана великим ученым Резерфордом в далеком 1919 году во время опытов по обнаружению протонов в продуктах распада ядер. Ученый бомбардировал атомы азота альфа частицами, и при соударении частиц происходила ядерная реакция.

А так выглядело уравнение этой ядерной реакции. Именно Резерфорду принадлежит заслуга открытия ядерных реакций.

Затем последовали многочисленные опыты ученых по осуществлению различных типов ядерных реакций, например, весьма интересной и значимой для науки была ядерная реакция, вызванная бомбардировкой атомных ядер нейтронами, которую провел выдающийся итальянский физик Э. Ферми. В частности Ферми обнаружил, что ядерные преобразования могут быть вызваны не только быстрыми нейтронами, но и медленными, который двигаются с тепловыми скоростями. К слову ядерные реакции, вызванные воздействием температуры, получили название термоядерных. Что же касается ядерных реакций под действием нейтронов, то они очень быстро получили свое развитие в науке, да еще какое, об этом читайте дальше.

Типичная формула ядерной реакции.

Примечания

↑
↑
↑
Rosgartenmuseum Konstanz (Hrsg.): «Die Zeppelins — Lebensgeschichten einer Adelsfamilie», Print+Medien Konstanz GmbH, Konstanz 2013, S.93ff, ISBN 978-3-929768-32-9
↑ Rangliste der Königlich Preußischen Armee und des XIII. (Königlich Württembergischen) Armeekorps für 1914. Hrsg.: Kriegsministerium, Ernst Siegfried Mittler & Sohn, Berlin 1914, S. 1156.
K. Clausberg: Zeppelin: Die Geschichte eines unwahrscheinlichen Erfolges. Augsburg 1990, S. 169.
Peter Meyer: Luftschiffe. Die Geschichte der deutschen Zeppeline. Wehr&Wissen, Koblenz/Bonn 1980, ISBN 3-8033-0302-8, S. 24.

История становления задачи

В то время, как тяжёлых элементов, требующихся для ядерных реакций на Земле и в целом в космосе довольно мало, лёгких элементов для термоядерных реакций очень много как на Земле, так и в космосе. Поэтому идея использовать термоядерную энергию во благо человечества пришла практически сразу с пониманием процессов, лежащих в её основе – это сулило поистине безграничные возможности, так как запасов термоядерного топлива на Земле должно было хватить на десятки тысяч лет вперёд.

Уже в 1951 году появились два основных направления развития термоядерных реакторов: Андреем Сахаровым и Игорем Таммом была разработана архитектура токамака в котором рабочая камера представляла из себя тор, в то время как Лайманом Спитцером была предложена архитектура стеллатора более замысловатой конструкции по форме более всего напоминающая лист Мёбиуса перевёрнутый не один, а несколько раз.

Простота принципиальной конструкции токамака позволила длительное время развивать это направление за счёт повышения характеристик обычных и сверхпроводящих магнитов, а также путём постепенного увеличения размеров реактора. Но с повышением параметров плазмы постепенно стали также проявляться и проблемы с её нестабильным поведением, которые тормозили процесс.

Сложность конструкции стеллатора и вовсе привела к тому что после первых экспериментов в 50-х годах развитие этого направления на долгое время остановилось. Новое дыхание оно получило совсем недавно с появлением современных систем автоматизированного проектирования, которые позволили спроектировать стеллатор Wendelstein 7-X с необходимыми для его работы параметрами и точностью конструкции.

Кулоновский барьер

Атомные ядра имеют положительный электрический заряд. На больших расстояниях их заряды могут быть экранированы электронами. Однако для того, чтобы произошло слияние ядер, они должны сблизиться на расстояние, на котором действует сильное взаимодействие. Это расстояние — порядка размера самих ядер и во много раз меньше размера атома. На таких расстояниях электронные оболочки атомов (даже если бы они сохранились) уже не могут экранировать заряды ядер, поэтому они испытывают сильное электростатическое отталкивание. Сила этого отталкивания, в соответствии с законом Кулона, обратно пропорциональна квадрату расстояния между зарядами. На расстояниях порядка размера ядер величина сильного взаимодействия, которое стремится их связать, начинает быстро возрастать и становится больше величины кулоновского отталкивания.

Таким образом, чтобы вступить в реакцию, ядра должны преодолеть потенциальный барьер. Например, для реакции дейтерий-тритий величина этого барьера составляет примерно 0,1 МэВ. Для сравнения, энергия ионизации водорода — 13 эВ. Поэтому вещество, участвующее в термоядерной реакции, будет представлять собой практически полностью ионизированную плазму.

Температура, эквивалентная 0,1 МэВ, приблизительно равна 109К, однако есть два эффекта, которые снижают температуру, необходимую для термоядерной реакции:

Во-первых, температура характеризует лишь среднюю кинетическую энергию, есть частицы как с меньшей энергией, так и с большей. На самом деле в термоядерной реакции участвует небольшое количество ядер, имеющих энергию намного больше средней (т. н. «хвост максвелловского распределения»).

Во-вторых, благодаря квантовым эффектам, ядра не обязательно должны иметь энергию, превышающую кулоновский барьер. Если их энергия немного меньше барьера, они могут с большой вероятностью туннелировать сквозь него.

Как работает токамак

Для создания внутри токамака магнитного поля, он составляется из секций, внутри которых намотаны катушки. Так как они идут по всей длине камеры и создают что-то вроде замкнутого тоннеля, получающееся магнитное поле называют тороидальным. Это и есть рабочая зона установки.

Конструкци токамака.

Перед началом работы из камеры токамака откачивают воздух, а вместо этого заполняют его смесью дейтерия и трития. Они и являются основой реакции термоядерного синтеза.

Преимущество использования этих двух элементов в том, что они очень дешевые. Дейтерий очень легко получается из воды, которой на нашей планете более чем достаточно, а тритий синтезируется пусть и чуть более сложным способом, но это тоже не является большой проблемой.

Когда камера заполнена, в ней создается вихревое электрическое поле, которое поддерживают плазму внутри камеры, а заодно разогревает ее, доводя до той самой температуры в несколько миллионов градусов.

Сейчас тут работают люди, а скоро будет 150 миллионов градусов.

Так как поле и нагрев создаются за счет увеличения тока в индукторе, а он не может увеличиваться бесконечно, время существования плазмы в стабильном состоянии пока не превышает нескольких секунд. Это и является главной причиной того, что мы пока не можем использовать токамаки в качестве источника промышленного получения энергии. Существую способы решения этой проблемы, в том числе с использованием микроволнового излучения, но пока работы в этом направлении еще ведутся.

Впрочем, микроволновое излучение и так применяется внутри токамака, так как только электромагнитного поля недостаточно для нагрева плазмы до температуры, необходимой для осуществления термоядерной реакции.

Обычная физика частиц четко говорит нам, что ядра с одинаковым зарядом отталкиваются друг от друга. Но при достижении сверхвысоких температур, они начинают вести себя иначе, образуя ядро гелия плюс один свободный нейтрон. Именно в этот момент и высвобождается огромное количество энергии. В обычных условиях она тратится на взаимодействие атомов между собой.

Риски ИТЭР

В настоящее время ИТЭР находится на полпути к своей первоначальной цели циркуляции плазмы.

Разработчики постоянно работают над прогнозированием и смягчением рисков, которые могут привести к дополнительным задержкам или затратам.

Конечной целью, конечно, является не просто циркулирующая плазма, но и плавление дейтерия и трития для создания “горящей” плазмы, которая генерирует значительно больше энергии, чем поступает в нее. Токамак ИТЭР должен генерировать 500 мегаватт электроэнергии, в то время как коммерческие термоядерные установки будут размещать более крупные реакторы, чтобы генерировать от 10 до 15 раз больше энергии. Согласно планам, 2000-мегаваттный термоядерный завод поставит 2 миллиона домов электричеством..

Если проект окажется успешным, ученые ИТЭР предсказывают, что термоядерные электростанции могут начать выходить в эксплуатацию уже к 2040 году по производству 2 гигаватт и более. Капитальные затраты на строительство АЭС должны быть аналогичны капитальным затратам нынешних АЭС ― около 5 миллиардов долларов за гигаватт. В то же время термоядерные электростанции просто используют дейтерий и тритий, и поэтому избегают “затрат на добычу и обогащение урана, или затрат на уход за радиоактивными отходами и их утилизацию.

Строительство атомной станции синтеза стоит больше, чем строительство станции ископаемого топлива. Цены на ископаемое топливо очень высоки, а расходы на топливо для синтеза незначительны, так что в течение срока службы электростанции расходы будут незначительны.

В то же время ископаемое топливо обходится дорого не только из-за финансовых значений. Огромные затраты на ископаемое топливо связаны с воздействием на окружающую среду, будь то из-за добычи полезных ископаемых, загрязнения окружающей среды или выброса парниковых газов. Синтез углерода – бесплатен.

Атомная эра

По использованию в качестве источника энергии урана в мире существует резкая дифференциация. Всего сейчас работает 191 ядерная электростанция с 451 ядерным реактором (еще 60 реакторов находятся в стадии строительства). Из этого числа 100 реакторов построены в США и дают этой стране 20% электроэнергии. В России 36 реакторов дают почти пятую часть электроэнергии. Есть страны, в которых ядерная энергия — это треть энергии в ее общем балансе (Южная Корея, Финляндия). Имеются страны, где эта доля — почти половина всей энергии (Словакия, Украина). А вот в Китае и Индии доля ядерной энергии в общем балансе меньше 5%. Совсем не используется ядерная энергия в Австралии, в большинстве стран Южной и Центральной Америки и в многочисленных мелких государствах Океании. Опережает все страны по этому показателю Франция, в которой 58 ее ядерных реакторов производят 77% всей вырабатываемой в стране электроэнергии. Неслучайно статья в Википедии об экономике Франции начинается словами: «Франция — высокоразвитая страна, ядерная и космическая держава».

Отчасти это объясняется тем обстоятельством, что во Франции еще в 30-е годы прошлого века начали развиваться работы по ядерной физике. Ирен и Фредерик Жолио-Кюри (как и Энрико Ферми в Италии) стали нобелевскими лауреатами за получение новых изотопов («меченых атомов»). Но они не поняли, что в их опытах наблюдалась также реакция деления урана. Об этом догадались немецкие радиохимики и физики О. Ган, Ф. Штрассманн, Л. Мейтнер. Началась атомная эра. Энрико Ферми продолжал работы с ураном уже в США. Он изобрел и построил ядерный реактор, где в ноябре 1942 года впервые в мире была осуществлена цепная ядерная реакция деления урана. Но целью создания первых реакторов было не выработка электроэнергии, а получение плутония, искусственного трансуранового элемента, способного, как и уран, к взрывному осуществлению реакции деления.

После окончания войны и ужасных августовских событий 1945 года в Хиросиме и Нагасаки интересы многих физиков-ядерщиков сосредоточились на мирном использовании энергии деления. Их вдохновлял и запуск в 1954 году первой в мире ядерной электростанции в СССР. В реакторостроении Франция вскоре стала мировым лидером. Возможно, в этом немалую роль сыграли и почти полное отсутствие во Франции секретности ядерных исследований, и большой интерес к этим исследованиям французского правительства. На юге Франции, в маленьком городке Кадараш в 60 километрах от Марселя был создан мощный научный центр ядерной физики.

И именно там, неподалеку от Кадараша, в 2006 году было намечено построить ИТЭР — международный термоядерный экспериментальный реактор. Огромную строительную площадку размером с 400 футбольных полей было решено создать в лесном массиве, поскольку вся безлесная сельскохозяйственная округа была арендована частными владельцами. Первое дерево было срублено 29 января 2007 года. Но перед этим несколько лет уточнялись научные предпосылки строительства реактора и почти пять лет разрабатывался технический проект сооружения. Много времени ушло и на организацию финансирования проекта и создание управляющих органов. Первоначально планировалось запустить реактор в 2022 году и затратить 5 миллиардов долларов. Но в 2012 году проект был пересмотрен, сроком окончания строительства был намечен 2025 год, а предполагаемая сумма затрат возросла до 20 миллиардов долларов. Сейчас пройдена половина дистанции, и панорама строительства поражает воображение.

Кто же затеял и осуществил проект этой грандиозной стройки, поистине «стройки ХХI века»? Как возникла система финансирования и изготовления многочисленных узлов и агрегатов будущего реактора?

литература

TC Hender et al.: Fusion Technology
Центр энергетических исследований Нидерландов : долгосрочные энергетические сценарии
Т. Хамахер: Слияние, инженерия и дизайн
Дж. Дж. Делен, Дж. Шеффилд, К. А. Уильямс, Р. Л. Рид, С. Хэдли: Оценка экономики будущих вариантов производства электроэнергии
Институт управления (IIM), Институт физики плазмы Макса Планка (IPP), Нидерландский фонд энергетических исследований (ECN): долгосрочные энергетические сценарии для Индии
Александр М. Брэдшоу (IPP), Рейнхард Машув (FZK), Герд Айзенбайс (FJZ): Ядерный синтез (брошюра Ассоциации Гельмгольца )

Кулоновский барьер

экономика

Даже если термоядерные электростанции должны быть технически осуществимыми, это не означает, что они также могут эксплуатироваться экономично. В отчете о состоянии немецкого Бундестага с 2002 он говорит: «В целом, поэтому спорный ли демка уже последуют термоядерные электростанции, которые могут работать в экономически конкурентной основе. Возможно, что начальные трудности потребуют дальнейшей государственной поддержки (Heindler 2001) ».

Нынешний председатель Консультативного совета Германии по глобальным изменениям (WBGU) , Hans Joachim Schellnhuber , который также является директором Потсдамского института исследований воздействия климата , критиковали высокие расходы на термоядерных исследований в 2015 году с учетом потенциала солнечной энергии:

— Ханс-Иоахим Шельнхубер : точки соприкосновения

EUROfusion , головная организация европейских исследований ядерного синтеза, предполагает следующий сценарий: при условии, что ископаемые виды топлива будут вытеснены из-за их вредного воздействия на климат и, следовательно, ядерный синтез является экономически конкурентоспособным, широкомасштабное использование новой технологии может: исходя из современных знаний, относиться к середине 21 века соответственно. Поэтому некоторые сомневаются, может ли термоядерная энергия играть роль в энергетическом переходе. Среди прочего, такая поздняя доступность привела WBGU к выводу в 2003 году, что нецелесообразно иметь энергетические концепции будущего, «хотя бы частично основанные на ядерном синтезе», учитывая нынешний статус.

Влияние на структуру энергоснабжения

Демонстрационная электростанция DEMO должна впервые вырабатывать около 100 МВт электроэнергии. Однако для коммерческой эксплуатации он все равно будет слишком мал.

Поскольку затраты на строительство и финансирование составляют основную часть общих расходов на термоядерные электростанции , они могут использоваться, в частности, в качестве электростанций с базовой нагрузкой . В 2002 году со ссылкой на источник за 2001 год в отчете Бундестагу было сказано: «Надежность — решающий параметр для электростанций с базовой нагрузкой. Частые непредвиденные простои или длительные простои для обслуживания и ремонта сделают термоядерные электростанции непривлекательными. Предполагаемая в настоящее время доступность энергии термоядерной электростанции, составляющая 75% (Bradshaw 2001), сравнительно низкая по сравнению с другими крупными электростанциями, некоторые из которых достигают более 95% ».

Texничecкиe xapaктepиcтики

Чистое термоядерное оружие

Теоретически возможный тип термоядерного оружия, в котором условия для начала реакции термоядерного синтеза создаются без применения ядерного триггера. Таким образом, чистая термоядерная бомба вообще не включает распадающихся материалов и не создаёт долговременного радиоактивного поражения. Ввиду технической сложности инициирования термоядерной реакции в требуемом масштабе в настоящее время создать чистый термоядерный снаряд разумных размеров и веса практически не представляется возможным.

Следует отметить, что в Снежинске разработан самый чистый ядерный заряд, предназначенный для мирных применений, в котором 99,85 % энергии получается за счёт синтеза ядер лёгких элементов, то есть на долю реакций деления приходится лишь 1/700 общего количества энергии.

Применение

Первое испытание прототипа водородной бомбы. США, 1 ноября 1952 г. Проект Ivy Mike

Примечания

Комментарии

Первые советские ядерные испытания получали кодовые наименования от американского прозвища Иосифа (Джозефа) Сталина «Дядя Джо».

Источники

Лоуренс У. Л. Люди и атомы. — М.: Атомиздат, 1967, с. 207.
↑ В случае оставления в «царь-бомбе» уранового слоя, она, конечно, взорвалась бы на 100 мегатонн вместо 50, однако это вызвало бы катастрофически сильное загрязнение полигона радиоактивными продуктами реакции урана[значимость факта?]
Её боевое значение вообще было довольно спорно из-за слишком большого веса — для испытаний специально переделывали несколько тяжёлых бомбардировщиков
, p. 157.