Как укротить термоядерный синтез и зачем он нам нужен?



    Мы уже писали о неожиданных и примечательных идеях и разработках в области получения энергии от ядерного распада. А также о том, что приходится делать, когда с ядерными реакторами что-то идёт не так. Свобода, как известно, лучше несвободы, а синтез — лучше распада. Именно так подумали учёные ещё сто лет назад, когда сделали первые шаги по укрощению термоядерного синтеза. В этой статье мы кратко расскажем, что такое термоядерный синтез, на каком этапе находятся научные разработки и когда стоит ждать внедрения нового способа добычи энергии. В конце концов, именно за этим он и нужен человечеству.

    Staring at the Sun: история открытия термоядерного синтеза


    С развитием науки человечество начало задаваться вопросом о том, как работает Солнце, почему не гаснет и продолжает выделять тепло и свет. Ещё в двадцатых годах прошлого века — почти сто лет назад — британский учёный Артур Стэнли Эддингтон выступал с идеями протон-протонного цикла, то есть совокупности термоядерных реакций, в ходе которых водород в звёздах превращается в гелий. И сопутствует этой реакции выделение колоссальных объёмов энергии, что легко можно ощутить, просто выйдя на улицу в солнечный день.

    Чуть позже, уже в тридцатые годы, учёные из Кембриджского университета под руководством австралийца Марка Олифанта в результате ряда экспериментов обнаружили нуклоны (общее название составляющих атомное ядро протонов и нейтронов) гелия-3 и трития, принимающие участие в этих реакциях, а их немецкий коллега, Ханс Бете, получил Нобелевскую премию по физике за вклад в теорию ядерных реакций и, особенно, за открытия, касающиеся источников энергии звёзд. Уже в 1946 году сэр Джордж Паджет Томсон и Моисей Блэкман описали и запатентовали идею Z-pinch, то есть системы удержания плазмы при помощи магнитного поля или «магнитной ловушки», которая легла в основу дальнейших экспериментов по созданию первых устройств управляемого термоядерного синтеза.


    Лабораторная магнитная ловушка, фото: Sandpiper / Wikimedia Commons

    Бесконечная мощь: преимущества, недостатки и препятствия для реализации


    От истории перейдём к общей теории. Управляемый термоядерный синтез — это процесс получения более тяжёлых атомных ядер из более лёгких с целью (в теории) использования выделяемой энергии для добычи электричества. По своей сути он противоположен реакции распада, которая применяется в традиционной ядерной энергетике. В основном для проведения реакции термоядерного синтеза используются дейтерий и тритий (так называемая реакция D-T), хотя также возможны варианты с дейтерием и гелием-3, между ядрами дейтерия (D-D) и другими сочетаниями изотопов.

    Сами по себе атомные ядра взаимодействуют не особо охотно из-за «кулоновского барьера», то есть силы электростатического отталкивания между ними. Чтобы преодолеть её и начать реакцию в земных условиях, вещество необходимо нагреть до достаточно высокой температуры, причём речь в данном случае идёт о сотнях миллионов градусов. Именно от этого процесса термоядерный синтез и получил своё название. Сочетание дейтерия и трития в данном случае требует «минимальной» температуры для начала реакции (тех самых 100 млн градусов), поэтому в экспериментальных установках оно используется чаще всего.


    Реакция термоядерного синтеза D-T. Источник: Toshiba Energy Systems &Solutions Corporation

    Также в ходе реакции появляется большое количество нейтронов, но об их значении поговорим чуть ниже, а сперва постараемся пояснить, почему коммерческое применение этого процесса вообще будоражит умы человечества последние 70 лет. Итак, преимущества управляемого термоядерного синтеза:

    1. Сравнительная доступность изотопов для реакции. Дейтерий достаточно легко можно получить из морской воды, запасов которой на Земле более чем достаточно. Тритий в природе не встречается, так как имеет период полураспада всего в 12,3 года, но его получают из лития-6 и тяжёлой воды ядерных реакторов, от использования которых мы в ближайшие годы отказаться не готовы.
    2. Колоссальная энергоэффективность реакции — при сжигании, например, 1 грамма угля выделяется 34 тысячи джоулей энергии, а газа или нефти — 44 тысячи. Слияние атомов дейтерия и трития даёт 17,6 МэВ (мегаэлектронвольт), то есть около 170 млрд джоулей тепла в пересчёте на 1 грамм массы вещества.
    3. Электростанции на базе управляемой термоядерной реакции из-за особенностей конструкции не должны способствовать увеличению «парникового» эффекта, то есть производить парниковые газы, угарный газ и пылевые облака — выгодное отличие от, например, ТЭС.
    4. Так же выгодно эти электростанции должны отличаться от АЭС, так как термоядерный реактор намного безопаснее. Реакция синтеза требует огромных затрат энергии и в земных условиях не может бесконечно длиться без подпитки извне. Это значит, что даже в случае аварии и повреждения оболочки мы не столкнёмся с расплавлением, радиоактивным заражением всего и вся на многие километры вокруг, а также с цепной реакцией или взрывом.

    К тому же, при термоядерном синтезе не выделяются вещества, которые впоследствии возможно использовать для изготовления «грязного» оружия.


    Токамак JET, фото: EFDA JET / Wikimedia Commons

    Но почему же тогда сам принцип управляемого термоядерного синтеза, разработанный в середине прошлого века, до сих пор не реализован на практике либо реализован только в качестве экспериментальных установок, которые так и не начали производить электроэнергию? Давайте рассмотрим недостатки и ограничения этого процесса.

    Сперва вернёмся к нашим нейтронам. В процессе реакции с применением D-T образуется нейтронный поток, который бомбардирует стенки защитной оболочки реактора. В результате мы имеем дело с так называемой «наведённой» радиацией, которая сильно усложняет обслуживание оборудования и, вполне возможно, приведёт к необходимости его периодической замены, так как со временем от бомбардировки нейтронами материалы становятся не только радиоактивными, но и хрупкими. Для решения этой проблемы предлагается использовать малочувствительные к радиации материалы, которые прослужат дольше, но их применение увеличит и без того колоссальные расходы на постройку электростанций термоядерного синтеза. Также рассматривается применение других действующих веществ, чтобы получить «безнейтронные» реакции, но о требованиях к плотности и температуре реакции для них мы уже говорили выше.

    Ещё при текущем уровне развития технологий учёные и инженеры не могут добиться того, чтобы расход энергии на нагрев и доведение вещества в реакторе до состояния плазмы, а затем на поддержание его в этом состоянии, несмотря на постоянную потерю тепла (а также на охлаждение системы, работу электромагнитов и других подсистем), упал ниже, чем количество выделяемой в ходе реакции энергии. Например, британский токамак JET достиг соотношения между поступающей и отдаваемой энергией всего в 67%, то есть 0,67 Q. Q — показатель, который выражает отношение количеств затраченной и полученной в такой системе энергии, и для того, чтобы реакция термоядерного синтеза считалась самоподдерживающейся, он должен быть равен хотя бы 5, а для выработки полезных мощностей — намного выше. На сегодняшний день реакторов с таким значением в мире не существует.

    Финальным вопросом, конечно, является окупаемость и стоимость. Чтобы добиться точной имитации реакций внутри Солнца, недостаточно просто взять тритий и дейтерий и поднести к ним условную спичку. Реактор термоядерного синтеза — это невероятно сложная, громоздкая и дорогая конструкция, в которой нашлось место массивной системе охлаждения, огромному количеству электромагнитов разных типов и даже собственным электростанциям.

    По оценкам, расходы на строительство экспериментального токамака ITER (о нём ниже), которое ещё не завершено, могут превысить 20 млрд долларов. При этом реактор вообще не рассчитан на производство электроэнергии, то есть единственной прибылью от эксплуатации ITER будет опыт совместной работы учёных и экспериментальные данные.

    Практическая магия: основные типы конструкции и вехи их развития


    Условно установки для управляемого термоядерного синтеза можно разделить на четыре типа: токамаки, стеллараторы, зеркальные ловушки и импульсные системы. На их примере мы предлагаем рассмотреть как развитие идей, которые в дальнейшем могут привести к производству электроэнергии при помощи термоядерного синтеза, так и «тупиковые» ветви, которые по тем или иным причинам в ближайшие годы (или никогда) не выйдут за рамки теории и экспериментов.

    Токамак — это сокращение от «тороидальная камера с магнитными катушками», каковая камера — главный элемент реактора, который служит для удержания плазмы. Намотанные вокруг камеры реактора магнитные катушки в данном случае применяются для того, чтобы создать специальное поле, удерживающее плазму от соприкосновения с её стенками, чего современные теплоизолирующие материалы просто не выдержали бы. В то же время через саму плазму также пропускается ток, который служит и для её нагрева, и для создания полоидального магнитного поля. В современных условиях это поле не может существовать дольше нескольких секунд, а без него плазма теряет свою стабильность, поэтому говорить о применении токамаков для постоянного производства электроэнергии ещё рано, хотя поддерживать ток более длительное время можно при помощи микроволнового излучения или введения в плазму нейтральных атомов дейтерия/трития.


    Токамак KSTAR, Южная Корея, фото: Michel Maccagnan / Wikimedia Commons

    Идеи токамаков впервые описали в Советском Союзе ещё в 50-х годах прошлого века, а первый такой реактор был построен в Курчатовском институте в 1954 году. Долгое время токамаки оставались чисто советской разработкой, но в 1970-х британские учёные подтвердили рекордные результаты разогрева плазмы, достигнутые на советском токамаке Т-3, и технологией заинтересовались по всему миру.

    На сегодняшний день токамаки считаются наиболее перспективной разработкой, и в мире их количество превышает количество установок других типов. Среди достижений в этой сфере стоит отметить китайский EAST (Experimental Advanced Superconducting Tokamak, построен при поддержке РФ), который достиг в 2018 году температуры плазмы в 100 млн градусов, европейский JET (Joint European Toru), который находится в Великобритании и считается крупнейшим токамаком в мире, а также уже упомянутый выше ITER, на котором остановимся более подробно.


    Схема токамака ITER. Источник: Oak Ridge National Laboratory — ITER Tokamak and Plant Systems (2016) / Wikimedia Commons

    Идея постройки ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor, международный термоядерный экспериментальный реактор) обсуждалась ещё в 1985 году, на встрече Рональда Рейгана и Михаила Горбачева, но реальное строительство началось только в 2010 году. В работе над реактором принимают участие множество стран, включая Японию, государства ЕС, Россию, США, Южную Корею, Китай и Индию. Итогом совместного проекта станет гигантское сооружение весом в 23 000 тонн, которое сместит JET с пьедестала самого крупного токамака на планете и теоретически будет способно довести показатель Q до 30, хотя создатели ITER не ставят перед собой цель добиться выработки электроэнергии — задача токамака окончательно доказать саму возможность использования термоядерного синтеза в этой сфере и проложить «путь» (именно так переводится с латыни сокращённое название реактора) для DEMO, первого токамака с «положительным» балансом, который запустится не раньше середины XXI века.

    На долю Японии в проекте ITER выпали разработка и производство одного из важнейших элементов — сверхпроводящих катушек, необходимых для формирования магнитного поля вокруг камеры реактора. В частности, компания Toshiba занимается разработкой конструкции гигантских 16,5-метровых катушек для тороидального поля, которые весят около 300 тонн. При этом необходимо соблюдать крайне строгие допуски на размеры каждой детали — всего в несколько миллиметров — поэтому большим подспорьем становятся технологии и методы, изобретённые во время работы над японскими экспериментальными токамаками, JT-60 и JT-60SA.

    Стеллараторы (от лат. stella — «звезда») получили своё название из-за схожести процессов в реакторе с теми, что происходят внутри звёзд. Первый образец был построен в 1951 году в США под руководством его изобретателя, Лаймана Спитцера. Основное отличие стеллараторов от токамаков заключается в конструкции магнитной ловушки: в стеллараторах для удержания плазмы в камере применяется только внешние катушки, которые создают силовые линии, вращающиеся вокруг камеры. Такая конструкция теоретически позволяет использовать магнитную ловушку в непрерывном режиме. В стеллараторах, как и в токамаках практически всегда применяется смесь дейтерия и трития, которая вводится в вакуумный сосуд камеры. В современных вариантах конструкции отказались от камеры в форме обычного тора в пользу сложных моделей, созданных с применением компьютерного моделирования. Их цель — добиться максимальной эффективности удержания плазмы.


    Стелларатор Wendelstein 7-X. Источник: Max-Planck-Institut für Plasmaphysik, Tino Schulz / Wikimedia Commons

    Несмотря на возможность непрерывного воздействия на плазму и изменённую конструкцию камеры стеллараторы не получили такого широкого распространения, как токамаки. В первую очередь это связано с большей сложностью конструкции и меньшей их эффективностью в современных условиях. Wendelstein 7-X, построенный в г. Грайфсвальд в Германии в 2015 году стал крупнейшим стелларатором в мире и своеобразной «эпитафией» этой разработке. По расчётам учёных он должен был довести время непрерывного воздействия электромагнитов на плазму до 30 минут, чтобы продемонстрировать возможность использования стеллараторов для долгосрочной генерации электроэнергии. При этом в 2018 году в ходе эксперимента температуру плазмы удалось поднять только до 40 000 градусов Цельсия, а время работы — довести до 100 секунд. Следующие испытания запланированы на 2021 год.

    Импульсные системы — этот тип установок для управляемого термоядерного синтеза остаётся по большей части теоретической разработкой. Ещё академик Андрей Сахаров в 1960 году доказал, что термоядерный синтез возможен без использования магнитных ловушек, предложив противоположный классическому подход. В данном случае речь идёт не о сверхразреженной плазме, которую электромагнитные поля удерживают на месте долгое время, а о сверхплотном (и крайне недолговечном) её варианте. Миниатюрные «мишени» с замороженным D-T составом в импульсных системах предлагается взрывать при помощи мощных лазеров или пучков излучения, чтобы добиться своеобразного аналога взрывов топлива в бензиновых двигателях, только на уровне термоядерных реакций. Такая система с периодическими взрывами может обеспечить почти непрерывную цепочку из термоядерных реакций, вырабатывающих энергию, при этом (в теории) не повреждая оболочку реактора.


    Лазерный ангар NIF/ Источник: Lawrence Livermore National Laboratory, Lawrence Livermore National Security, LLC, and the Department of Energy — National Ignition Facility / Wikimedia Commons

    Из существующих разработок в этой сфере стоит упомянуть проект MagLIF и установки NIF (National Ignition Facility, или Национальный комплекс лазерных термоядерных реакций) Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса в Калифорнии. Несмотря на сохраняющийся потенциал этой идеи в 2012 году правительство США планировало прекратить финансирование программы из-за мизерных практических результатов. По состоянию на сегодняшний день эксперименты продолжаются, но сложность самих «мишеней» и необходимость регулярной доставки их в камеру, в которой затем происходит взрыв, эквивалентный тонне тротила, оставляют этот тип установок далеко позади токамаков и стеллараторов по уровню практичности.

    Зеркальные ловушки — первый эксперимент с использованием «открытых» магнитных ловушек был проведен ещё в 1955 году во всё той же Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса. Идея ловушек заключалась в том, чтобы использовать не закрытый тор, а магнитный сосуд вытянутой формы, открытый с двух противоположных концов. «Новая» плазма в этом случае должна была разогреваться до нужной температуры, отдавать энергию и выходить через боковые отверстия (либо отбиваться магнитным полем обратно, как от зеркал — отсюда и название). Благодаря такой форме и механизму их стоимость оказалась намного ниже, чем у конкурирующих разработок, так что какое-то время зеркальные ловушки казались крайне перспективной разработкой. Но со временем экспериментаторы столкнулись с нестабильностью плазмы, плохо изученной на момент начала разработок, что привело к проблемам и невозможности достичь необходимых для термоядерного синтеза температур. В дальнейшем в конструкцию неоднократно вносились изменения, но амбициозная американская установка MFTF, например, была закрыта ещё до начала пробных запусков, так как токамаки в итоге оказались проще, мощнее и дешевле.

    Из интересных разработок этого типа стоит отметить российский ГДЛ (газодинамическая ловушка) из Новосибирска, который создаётся на базе советского проекта 50-х годов, «открытой» ловушки «пробкотрон Будкера». По состоянию на 2018 год учёным Новосибирского Института ядерной физики СО РАН удалось достичь температуры в 10 млн градусов, а в 2020 году они получили грант от Минобрнауки РФ на закупку нового оборудования для продолжения экспериментов.

    Красивое завтра: вместо выводов


    Среди учёных, занимающихся проблемами термоядерного синтеза, ходит шутливое высказывание, что до успеха исследований и начала коммерческого применения реакторов «осталось всего-то лет 30», причём отвечают они так уже далеко не первый десяток лет (стабильность!). Тем не менее, технологии продолжат развиваться, а человечество — искать способы «приручить» термоядерный синтез и создать миниатюрное искусственное Солнце, которое обеспечит наши потребности в электроэнергии без риска повторить Чернобыльскую катастрофу и без постоянного вреда для экологии планеты. Прямое влияние на эти исследования могут оказать такие разработки, как ITER, и мы рады, что Япония и корпорация Toshiba принимают в них непосредственное участие. А что будет дальше… посмотрим через 30 лет.
    Toshiba
    Больше, чем обычные технологии. Больше, чем бизнес

    Комментарии 69

      +2
      Условно установки для управляемого термоядерного синтеза можно разделить на четыре типа: токамаки, стеллараторы, зеркальные ловушки и импульсные системы.
      ИМХО ещё бы стоило упомянутьКонечно это тоже своего рода импульсная система, но существенно «более другая», чем упомянутые в статье.
      https://generalfusion.com/
        +1
        Как укротить термоядерный синтез

        Нормально финансировать работы по нему.

        зачем он нам нужен

        Видимо пока незачем. Потому что бюджет ITER это, грубо говоря, всего пара аэропортов Берлин-Бранденбург.

        Или я где-то ошибаюсь?
          +2

          Аэропорт деньги приносит, т.е. его стоимость с учетом окупаемости гораздо ниже


          ITER (как и другие реакторы) в плане денег это исключительно затраты, без каких-либо денежных возвратов. Можно сказать, что возвратом будут знания. Но, возможно, итоговым результатом будет "не, это нереально" и тогда все вложенные миллиарды уйдут вникуда.


          Как ни крути, миром движут деньги, и государства не могут их разбрасывать налево и направо, как бы нам этого ни хотелось, ибо есть и другие области исследований. Плюс проблемы сегодняшнего дня никто не отменял (некоторые вообще вон предлагают космонавтику отменить и раздать деньги крестьянам).

            –1

            На мой взгляд это звучит именно как "потому что он не нужен". А все эти красивые слова про чистую бесконечную энергию и прочий пафос, это маркетинг который ученые волокут с 60х годов. Остальные готовы его повторять ровно до тех пор пока не нужно раскошелиться.

              0
              Скорей дело непосредственно в ветвистой бюрократии и сложной логистике, т.к. судя по англ. вики кол-во соглашений с разными странами по проекту только растет. Вряд ли большое число стран-участниц сильно на пользу проекту.
                –1
                Ну последние лет 50 если не больше это хорошая пилорама для бюджета, Интересно а за чей счёт весь этот банкет евросоюз, США или каждый скидывается кто сколько может?

                Как потребителя интересует когда появится пусть маломощный(10МВт) но коммерчески выгодный токамак?
              +2

              Олимпиада в Сочи — 50 млд. зелени… окупаемость сомнительная. Можно было ITER соорудить.

                +5

                Сдаюсь


                Последнее слово утопающего: для некоторых граждан окупаемость была вполне себе ничего :)

            0

            Фузор Фарнсуорта-Хирша еще есть. Легко дает управляемый синтез, но о получении энергии таким образом не может быть и речи.

              –1
              при сжигании 1 грамма угля выделяется 34 тысячи джоулей энергии, а газа или нефти — 44 тысячи.


              как-то вы на несколько нолей ошиблись.
              я не готов поверить что сжигание 1 грамма газа\нефти позволит нагреть 100 грамм воды до 100 градусов.
                0
                да вроде все верно, в керосине примерно 44 МДж/кг энергии (без учета массы окислителя)
                  +4
                  калорийность угля или газа гуглится примерно в два раза быстрее написания комментария «вы всё врёти!». то есть, по-вашему, чтобы довести до кипения кастрюлю с 1 литром воды комнатной температуры, надо сжечь 3 или даже 30 кубометров газа?
                    0
                    Удельная теплота сгорания природного газа = 360*10^5 джоуль/кг
                    Для нагревания 1 кг воды на 1 °С требуется количество теплоты, равное 4200 Дж
                    2 литра воды у меня закипает летом при сгорании 30 литров природного газа.
                    +1
                    Просто замечу, что пробкотрон — это почти готовый звездолётный двигатель. Нужно только прикрутить магнитное сопло с одной из сторон, и опционально обеспечить подвод дополнительного рабочего тела для увеличения тяги. См. например вивернджет.
                      0

                      Куда тепло от реакции отводить будете?

                        0
                        на паровую турбину
                        0

                        Жаль что у General Fusion не особо получилось с поршневым реактором синтеза.

                          0
                          а для гелия канзи не нашлось (
                            0
                            Это ещё что. Видел я средство для очистки жала паяльника, где всё было по-японски, а Tip (сиречь наконечник, то бишь жало) — по-английски. Получается, что у японцев нет слова «наконечник».
                              0

                              а у русских нет слова «вата», поэтому взяли у японцев

                            +5
                            По оценкам, расходы на строительство экспериментального токамака ITER (о нём ниже), которое ещё не завершено, могут превысить 20 млрд долларов.

                            Вот собственно и всё, что можно сказать о мире в котором мы живём.

                            Cписок стран по военным расходам за 2019 год:
                            млрд $
                            1 1 США 732,0
                            2 2 Китай 261,0
                            3 4 Индия Индия 71,1
                            4 5 Россия 65,1
                            5 3 Саудовская Аравия 61,9
                            6 6 Франция 50,1
                            7 9 Германия 49,3
                            8 7 Великобритания 48,7
                            9 8 Япония 47,6
                            10 10 Республика Корея 43,9

                            20 млрд — это чуть больше процента от военных расходов 10и стран. При этом надо учесть, что 20 млрдов это «разово» на десятки лет, а военные расходы — ежегодные…
                              0
                              20 млрд как-то немного. Белорусская АЭС с 2-мя горшками под ключ обойдётся в районе 10 млрд.
                                0

                                Мне кажется, что здесь есть некоторая фундаментальная разница: новая АЭС будет сделана по уже существующим технологиям. Я понимаю, что каждая АЭС – штучный продукт, но, тем не менее, опыт изготовления и эксплуатации ВВЭР-1200 уже есть.


                                У ITER, кажется, другие проблемы: часть технологий вроде проектирования охладительной системы (которая с гигантскими расширительными баками для гелия, кажется) – весьма отработаны. А часть, вроде производства сверхпроводников и их намотки в катушки и последующей отправкой в Швейцарию из России/Сингапура/Японии – требуют не сколько денежных вливаний, сколько специалистов в соответствующих странах, способных спроектировать процесс и затем проконтролировать его. То есть здесь нужно больше времени, чем денег, имхо.


                                Но да, научные бюджеты на мировые проекты по сравнению с военными несколько удручают.


                                UPD: где-то потерял мысль из первого абзаца, что это сравнимо с разработкой ВВЭР-3600. То есть более мелкие модели есть, просто нужна более большая – а существующие технологии масштабируются плохо, нужны иные.

                                  0
                                  Ещё бы не из говна и палок сделана на пол-дня работы. Вчера опять без Чык-чырыка запустили.
                                  0
                                  как же это прискорбно(…
                                  –12
                                  … Но почему же тогда сам принцип управляемого термоядерного синтеза, разработанный в середине прошлого века, до сих пор не реализован на практике либо реализован только в качестве экспериментальных установок, которые так и не начали производить электроэнергию?

                                  Ошибки теории атома закономерно привели к пустой трате ресурсов и времени. Так называемый «термоядерный синтез» — это современный «философский камень алхимии» — его можно искать, но нельзя найти. Потому как «термоядерного синтеза» просто не существует. Во внутренних ядрах звёзд и планет, гравитационно улавливающих базисные (то есть низшие и простейшие) эфирные объекты, происходит обычный гравитационно-магнитный синтез протонов и гиператомов с накоплением энергии. И лишь вне ядер звёзд и планет начинается распад гиператомов с выделением энергии…
                                    +1
                                    А можно подроблнее? Что такое «гиператомы», «обычный гравитационно-магнитный синтез протонов» и почему вы считаете что текущая физическая модель ошибается?

                                    Особенно учитывая что синтезировать более тяжелые атомы с легких вышло в лабораториях
                                      –11
                                      Эти вопросы — за рамками данной темы. В теме просто был задан конкретный вопрос. Моё сообщение — лишь на него ответ, а не открытие какой бы то ни было дискуссии…
                                        +2
                                        Так и я задаю конкретные вопросы
                                      0
                                      Простите, звучит как псевдонаучный бред. Можно ссылки на публикации в рецензируемых журналах, подтверждающие Ваши слова?
                                        +3
                                        Термоядерных бомб тоже не существует? Вояк обманули или они тоже в заговоре?
                                          –4
                                          В присутствии лёгких гиператомов при гиператомной цепной реакции просто происходит более глубокий распад тяжёлых гиператомов с соответствующим выделением энергии. Это естественная закономерность, и никакого «синтеза», да ещё и с выделением энергии при этом, разумеется, нет…
                                            0
                                            Если есть гиператомы, то есть ли гиперпротоны и гипернейтроны? А гипоатомы есть?
                                              0
                                              Так и гиперпространство можно открыть. :)
                                              0
                                              Так взрываются эти бомбы или нет? С выделением многих мегатонн тротилового эквивалента?
                                                –2
                                                Что именно Вам непонятно в моём объяснении?
                                                  +1
                                                  Конкретики нет. Вот бомба, скажем, W-53. Мощность 9 мегатонн. Она при испытаниях рванула? С мощностью в положенные 9 мегатонн?
                                          0

                                          в чем проблема выкопать огромную яму, оббить стенки металлом в 10 метров толщиной, залить в этот подземный резервуар воды, и в центре бабахнуть небольшой термоядерной бомбой. Вода превращается в перегретый пар, крутит на выходе турбины и получаем пару гигаватт-часов электроэнергии. Потом повторяем

                                            0
                                            1) Почти всё уйдёт в нагрев грунта через металлические стенки пока стравливается пар.
                                            2) В термоядерной бомбе есть для зажигания обычная плутониевая, чистой энергетикой тут и не пахнет
                                            3) Развалится нафиг в итоге от высоких переменных нагрузок.
                                              0

                                              1) металлические стенки утеплить снаружи базальтовой ватой и пенопластом
                                              2) чтобы не выпускать плутоний наружу — изолировать внутренний объем, по внешней поверхности металла пустить охлаждающий контур, энергию снимать с него
                                              3) просчитать нагрузки, сделать стократный запас прочности и надежности — стенки по 100 метров, сварка трезвыми сварными и только сухими электродами ;) — и не допускать разрушения

                                                +1
                                                и не допускать разрушения

                                                На бумаге это так а в реальности(это все равно «грязная энергия» — это " как Трамп предлагал торнадо атомными бомбами остановить".)))
                                              0
                                              Обязательно бахнем! Весь мир в труху. Но потом.
                                                0

                                                Идея, вообще работающая, только не совсем. ;) Во первых, насколько я знаю "небольшие ТЯБ" не существуют. Во вторых, 10 метров стали, может и не хватит, чтобы не повредить внешнюю аппаратуру. Дело в том, что сталь просто частично испарится, а частично расплавится. Придется чинить после каждого взрыва.


                                                Но, вообще-то можно разсуждат и дальше – например камеру можно и вакуумировать, чтобы уменьшить взрывную волну. И сделать какое нибудь абляционное покрытие, чтобы не плавилась сталь… Ну или вольфрам, или керамика. И еще металлические стены будут нагреваться и из за ЭМИ – и это наверное хорошо.

                                                  0
                                                  Но, вообще-то можно разсуждат и дальше – например камеру можно и вакуумировать
                                                  и в конце концов изобрести… Солнце! Которое является действующей моделью сферического термоядерного реактора в вакууме.
                                                    0

                                                    Конечно, но оно слишком мощное для использования на Земле. И большое. А масштабирование не работает – гравитация слишком слабое взаимодействие.


                                                    А на расстояния на которыми находится Земля, плотность энергии слишком маленькая – закон обратных квадратов.


                                                    Так что придется придумывать чего-то лучше.

                                                  0
                                                  На самом деле, это самый вменяемый способ получения энергии при помощи термоядерного синтеза. Если и он грязный, значит вооще никакого способа нет.
                                                  Чтобы начался синтез, неохбодима температура и давление. Результат синтеза — температура, т.е положительная обратная связь. Для сравнения, выдача тепла обычного ядерного реактор можно регулировать уменьшая количество нейтронов и даже очень быстро его заглушить.
                                                  0
                                                  Когда там Тони Старк Илон Маск возьмется за дело? :)
                                                    –1
                                                    Учитывая его подход к разработке прыгающих бочек, мне уже страшно
                                                    0

                                                    а СМОЛА, это и есть этот "пробкотрон" ?

                                                      0
                                                      Когда цель будет достигнута и один из вариантов наконец заработает, то, в скором времени, это даст хорошую прибавку к разогреву земли. Неограниченная энергия — опасная штука. Нет?
                                                        0
                                                        Интересно, что тепло особо и не надо. Поток электронов в проводнике надо.
                                                          0
                                                          Я про конечный результат, про электроэнергию. Представим, что вместо существующих АЭС на земле мы имеем термоядерные станции с очень дешевой электроэнергией. Это разовьет энергозатратные виды промышленности. И как результат еще большее выделение тепла. Экологически чистого конечно.
                                                            –1
                                                            По крайней мере, если бы нашли способ перегонять ядерную/термоядерную энергию прямо в электрическую, и нагрев был бы меньше.
                                                              0
                                                              Сфигали? Ну, некоторую часть энергии можно загнать в энергию химических связей, если речь про эндотермические реакции синтеза. Ну и всё, остальное так или иначе перейдёт в тепло. Закону сохранения энергии не важен вид этой энергии.
                                                                0
                                                                Вы с чем в моём предложении не согласны? КПД действующих АЭС не более 40%, а про КПД термоядерных станций вообще ещё рано говорить. Вся остальная высвобожденная энергия, не преобразованная в электричество, уходит в тепловое загрязнение. То есть по большей части с помощью АЭС мы греем воздух, не выполняя полезной работы.
                                                                  0
                                                                  С тем, что АЭС греют воздух, я согласен.
                                                                  Просто дальше электричество всё равно превращается в тепло, просто в другом месте. С точки зрения планеты почти 100% мощности любой электростанции идёт на нагрев атмосферы или гидросферы.
                                                                    0
                                                                    Верно. Но если бы нашли способ преобразовывать ядерную энергию прямо в электричество, без или с мин. нагревом, человечеству понадобилось бы строить меньше энергомощностей. Также был бы решён вопрос с отводом тепла в космических аппаратах с ядерной установкой. Доказана ли принципиальная невозможность такого преобразования? Я не нашёл.
                                                                      0
                                                                      Да какой там у термояда выхлоп. Энштейн обещал больше, вплоть до mcc. Нужно смотреть сразу в сторону аннигиляции.
                                                                        +1
                                                                        Ну в ядерных реакторах на делении ничего сделать нельзя, энергия выделяется в-основном в виде скорости осколков деления, которые немедленно застревают в топливе. Есть (точнее были) высокотемпературные ядерные реакторы с температурой в активной зоне порядка 1700 К, что позволяет задрать КПД под 80%. Поднять температуру существенно выше не позволяет ядерный эффект Доплера.
                                                                        Вот в термояде теоретически прямой токосъём возможен, особенно в реакциях типа D + ³He, где энергия выделяется в виде разогнанных до релятивистских скоростей протонов. Их можно собрать в пучок при помощи магнитных полей, и это будет непосредственно электрический ток (поток заряженных частиц). Ну собственно в пробкотронах именно так и планируется снимать электричество.
                                                                          0
                                                                          До термояда осталось 30 лет. А если пока на тему МГД-генератора покумекать? Ведь 1700 К — тоже деньги. Греть старым добрым атомом рабочее тело, его подавать в МГД.
                                                            +1
                                                            Солнце жарит Землю с мощностью порядка 1017 Вт, пока мы не доберемся хотя бы до 0,1% от этой мощности, можно особо не волноваться. Пока наша ачивка — около 1011 Вт (примерно 1% от полной геотермальной мощности и примерно 0,0001% от полного баланса мощности планеты), так что ещё есть куда расти.
                                                              0

                                                              Этого достаточно чтобы нарушить баланс. Если на один из концов идеально уравновешенных качелей с двумя стокилограммовыми мужиками положить дохлого таракана или к примеру сушеную китайскую летучую мышь (!!!) — она перетянет.

                                                                +1
                                                                Тепловой баланс это не уравновешенные качели, которым нужно минимальное усилие что бы потерять опрокинуться. Потери тепла излучением пропорциональный четвертой степени температуры, так что при увеличении притока энергии, температура повысится пропорционально корню четвертой степени от увеличенной температуры. При дополнительной мощности в 0,0001% температура поднимется меньше чем на десятитысячную долю градуса.
                                                                  –2

                                                                  Есть такой термин, как эффект бабочки. "Бабочка, взмахнувшая крыльями на одном берегу Атлантического океана, вызывает тайфун на другом его берегу". Дело не в силе усилия, а его приложимости к процессам, протекающим на всей территории земли и мирового океана, и влияющих на климат. Это не только увеличение среднемировой температуры — это скорость таяния ледников и уменьшение их отражательной способности, это выделение парниковых газов из оттаявшей вечной мерзлоты (а метан обладает в десятки раз более парниковыми свойствами, чем углекислый газ), это изменение баланса пресной и соленой воды, которое останавливает океанские течения, такие как Гольфстрим, а это гигантские переносчики тепла итд итп. Если приложить небольшое постоянное усилие ко всем этим взаимосвязанным процессам, мы получим практически мгновенную по историческим меркам планетарную климатическую катастрофу. Это как в поговорке про верблюда и последнее перышко, ломающее ему хребет. Перышко само по себе ничтожно, но это то последнее усилие, которое вызывает лавину взаимообусловленных отказов и критических событий

                                                                    +1

                                                                    Это так не работает. Есть отрицательные обратные связи. И нет, бабочки тайфуны не вызывают. И перышки, хребет верблюда не ломают. И экосистема, это не перевернутый маятник. Иначе она давным давно бы "упала".

                                                                      0
                                                                      Верблюды разные бывают.

                                                                      Караван в игольном ушке
                                                                        0

                                                                        Эти не считаются – они бесхребетные. :D

                                                                  +2

                                                                  У нас тут не весы, а качели-0,1% это порядок величины колебаний светимости Солнца, а так поток на 7 % скачет каждые полгода из-за эллиптичности орбиты.

                                                                    0

                                                                    Если равновесие динамическое, то размер постоянного усилия, необходимого для его нарушения — еще меньше.

                                                            Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                                                            Самое читаемое