Ядерный синтез – энергия будущего становится ближе.

268

(Чтобы не читать статью – можете посмотреть видео)

Мечта о контролируемом ядерном синтезе скоро может быть реализована. Мы в одном шаге от получения неисчерпаемого источника дешевой энергии, благодаря исследователям из Института Макса Планка.

Человечество веками мечтало покорить силу Солнца. Если это удастся, мы получим источник дешевой, чистой, безопасной и неограниченной энергии. Из одного килограмма дейтерия, который естественным образом встречается в морской воде, а это в изобилии, можно было бы скармливать сотням тысяч домов. Мы бы обеспечили энергетическую безопасность на годы.

Ученые из Института Макса Планка и Лаборатории плазменной физики в Принстоне сделали шаг в этом направлении. В Wendelstein 7-X стелларатор построен в 2014 году в Институте физики плазмы Максу Планку в Грайфсвальде исследователям удалось создать трехмерное магнитное поле, которое в будущем будет удерживать плазму, полученную в результате реакции синтеза, от стен реактора. Таким образом, дизайнеры проверили концепцию ученых и достигли поставленной цели. На фото ниже мы видим эффект работы ученых.

Рис. Институт физики плазмы Макс Планк

Рис. Институт физики плазмы Макс Планк

По меньшей мере, реакция синтеза состоит в объединении двух ядер более легких атомов (дейтерия, трития) в одно более тяжелое. Высвобождается огромное количество энергии. Однако для эффективной работы нужны очень высокие температуры. Чтобы выполнить синтез (основной источник энергии для звезд), вам нужно нагреть водород до 100 миллионов градусов по Цельсию. Только тогда более легкие атомы смогут слиться с более тяжелыми. И чтобы контролировать плазму, вам нужно мощное и стабильное магнитное поле, которое только что было сгенерировано.

Stellerator Wendelstein 7-X был построен в Германии для этой цели. На его строительство ушло около 370 миллионов евро. Сама концепция устройства известна давно. Он был представлен американским астрофизиком Лиманом Спитцером в 1950 году. И именно внутри такого устройства ученые хотят получить условия внутри звезд. Польские исследователи также внесли свой вклад в строительство Wendelstein 7-X. В проекте участвуют Институт ядерной физики PAS, Варшавский технологический университет, Институт физики плазмы и лазерной микрофузии, Университет Ополе и Национальный центр ядерных исследований в Шверке. На эти цели Польша выделила около 6,5 млн евро.

Вендельштейн 7-х. Рис. Институт физики плазмы Макс Планк

Вендельштейн 7-х. Рис. Институт физики плазмы Макс Планк

Сам проект направлен на освоение технологии управления процессами термоядерного синтеза, которая в будущем будет использоваться для создания термоядерных реакторов, которые, в свою очередь, необходимы для строительства термоядерных электростанций. Ученые надеются сохранить плазму при чрезвычайно высокой температуре 100 миллионов градусов Цельсия в течение длительного времени – около 30 минут.

Термоядерные реакции были проведены ранее, но проблема заключается в том, чтобы держать их дольше. Чтобы инициировать реакцию, ядра водорода должны быть нагреты до чрезвычайно высоких температур. Это будет сделано с помощью мощного микроволнового луча. В дальнейшем процессе энергия, генерируемая реакцией синтеза, должна поддерживать температуру, и избыточное тепло может быть преобразовано в электричество.

Источник: phys.org