Ce dificultăți apar în reacțiile de fuziune nucleară. Reacțiile termonucleare și beneficiile lor energetice

Accidentul de la stația japoneză Fukushima a demonstrat pentru a doua oară întregii lumi pericolul energiei nucleare. În țările europene au avut loc demonstrații împotriva utilizării centralelor nucleare. Și totuși, nu există niciun motiv să credem că nu vor mai fi construite centrale nucleare. Locuitorii Pământului consumă din ce în ce mai multă energie. Pentru unele regiuni în care rezervele de cărbune natural, petrol și gaze sunt minime, este necesară energie nucleară. Din păcate, surse alternative de energie precum lumina soarelui, vântul, valurile etc. nu sunt capabili să înlocuiască fundamental cantitatea uriașă de energie consumată de omenire (16 TW). Ponderea lor în producția mondială de energie este încă de doar 0,5%.

Între timp, lumea modernă se confruntă cu o criză energetică foarte gravă. Problema se datorează faptului că, conform tuturor previziunilor serioase rezervele de combustibili fosili se pot usca în a doua jumătate a acestui secol. Mai mult, arderea combustibililor fosili poate duce la necesitatea de a lega și „stoca” cumva dioxidul de carbon eliberat în atmosferă (programul CCS) pentru a preveni schimbări grave în climatul planetei.

Este necesară urgent o nouă sursă puternică de energie.E timpul să ne străpungem. În caz contrar, omenirea se poate distruge în lupta pentru rezervele subterane rămase de petrol și gaze.

Oamenii de știință consideră că fuziunea termonucleară controlată este cea mai serioasă alternativă la sursele moderne de energie.

Fuziunea nucleară, care stă la baza existenței Soarelui și a stelelor, reprezintă potențial o sursă inepuizabilă de energie pentru dezvoltarea universului în general.

Experimentele efectuate în Marea Britanie ca parte a programului Joint European Torus (JET), unul dintre cele mai importante programe de cercetare din lume, arată că fuziunea nucleară poate furniza nu numai nevoile actuale de energie ale omenirii, ci și mult mai multă energie.

Un exemplu de reacție termonucleară este deuteriu + tritiu

Două nuclee, deuteriul și tritiul, se unesc pentru a forma un nucleu de heliu (particula alfa) și un neutron cu energie ridicată.

Această reacție ar trebui folosită în viitoarele reactoare termonucleare. Dar este foarte dificil să implementezi această reacție și să o faci ușor de gestionat. Pentru a iniția (aprinde) reacția de fuziune, este necesar să încălziți un gaz dintr-un amestec de deuteriu și tritiu la o temperatură de peste 100 de milioane de grade Celsius, care este de aproximativ zece ori mai mare decât temperatura din centrul Soarelui. La această temperatură, cei mai „energici” deuteroni și tritoni (nuclei de deuteriu și tritiu) se apropie unul de celălalt în coliziuni la distanțe atât de mici încât forțele nucleare puternice încep să acționeze între ele, forțându-i să se unească între ele într-un singur întreg.

Implementarea procesului de fuziune nucleară într-un laborator prezintă probleme foarte complexe. Pentru a rezolva problema încălzirii și reținerii amestecului gazos de nuclee D și T, au fost inventate „sticle magnetice”, numite „Tokamak”, care împiedică interacțiunea plasmei cu pereții reactorului. Începutul erei moderne în studiul posibilităților de fuziune termonucleară ar trebui luat în considerare în 1969, când s-a atins o temperatură de 3 10 6 ° C la instalația rusă Tokamak T3 într-o plasmă cu un volum de aproximativ 1 m 3. După aceea, oamenii de știință din întreaga lume au recunoscut designul tokamakului ca fiind cel mai promițător pentru confinarea cu plasmă magnetică. Câțiva ani mai târziu, a fost luată o decizie îndrăzneață de a crea o instalație JET (Joint European Torus) cu un volum de plasmă semnificativ mai mare (~ 100 m 3). Această instalație a început să funcționeze în 1983 și rămâne cel mai mare tokamak din lume, oferind încălzire cu plasmă până la o temperatură de 150 10 6 ° C.

În prezent, construcția reactorului termonuclear internațional ITER începe în Franța. Abrevierea înseamnă Reactorul Experimental Internațional Tokamak, dar în prezent numele ITER nu este considerat oficial o abreviere, ci este asociat cu cuvântul latin iter - cale.

Imaginea prezintă proiectul pentru construcția reactorului ITER în orașul Cadarache, Franța

Sarcinile legate de crearea reactoarelor termonucleare și avantajele energiei nucleare au fost prezentate în detaliu și ușor de înțeles în prelegerea „Către energia termonucleară” susținută de președintele Consiliului ITER Christopher Llewellyn-Smith la FIAN. (http: ///elementy.ru/lib/430807)

ITER urmează să devină prima centrală pe scară largă, pe termen lung. Problemele și dificultățile în operarea unei astfel de instalații sunt asociate, în primul rând, cu faptul că un flux puternic de neutroni cu energie ridicată și energie eliberată (sub forma radiatie electromagnetica și particule de plasmă) afectează grav reactorul și distrug materialele din care este creat. A doua problemă principală este asigurarea rezistenței ridicate a materialelor structurale ale reactorului în timpul bombardamentelor prelungite (de mai mulți ani) cu neutroni și sub influența unui flux de căldură. A treia problemă și poate cea mai importantă este asigurarea unei fiabilități operaționale ridicate. Astfel, proiectarea și construcția centralelor termonucleare necesită fizicienilor și inginerilor să rezolve o serie de probleme tehnologice diverse și foarte complexe.

Cu toate acestea, în ciuda tuturor dificultăților, problema merită abordată în cel mai serios mod. Principalul avantaj al fuziunii nucleare este că necesită doar o cantitate foarte mică de substanțe naturale ca combustibil. Reacția de fuziune nucleară din instalațiile descrise poate duce la eliberarea unei cantități uriașe de energie, de zece milioane de ori mai mare decât eliberarea standard de căldură din reacțiile chimice convenționale (cum ar fi arderea combustibililor fosili). De exemplu, cantitatea de cărbune necesară pentru funcționarea unei centrale termice de 1 GW este de 10.000 de tone pe zi (zece vagoane de cale ferată), în timp ce o centrală termonucleară de aceeași putere va consuma doar aproximativ 1 kilogram de amestec D + T pe zi.

Deuteriul este un izotop stabil al hidrogenului. În aproximativ una din 3350 de molecule de apă obișnuită, unul dintre atomii de hidrogen este înlocuit de deuteriu (o moștenire din Big Bang). Acest fapt facilitează organizarea unei producții destul de ieftine a cantității necesare de deuteriu din apă. Este mai dificil să obțineți tritiu, care este instabil (timpul de înjumătățire este de aproximativ 12 ani, ca urmare a conținutului său în natură este neglijabil), cu toate acestea, tritiul va apărea direct în interiorul unei instalații termonucleare în timpul funcționării, datorită reacției de neutroni cu litiu.

Astfel, litiul și apa sunt combustibilul inițial pentru un reactor de fuziune. Litiul este un metal obișnuit utilizat pe scară largă în aparatele de uz casnic (baterii pentru telefoane mobile etc.). Instalarea de mai sus, chiar ținând cont de eficiența imperfectă, va putea produce 200.000 kW / h energie electrica, care este echivalent cu energia conținută în 70 de tone de cărbune. Cantitatea necesară de litiu este conținută într-o baterie, iar cantitatea de deuteriu este în 45 de litri de apă. Valoarea de mai sus corespunde consumului curent de energie electrică (în termeni de o persoană) în UE timp de 30 de ani. Faptul că o cantitate atât de nesemnificativă de litiu poate asigura generarea unei astfel de cantități de energie electrică (fără emisii de CO2 și fără cea mai mică poluare a atmosferei) este un argument destul de serios pentru cea mai rapidă și mai energică dezvoltare a energiei termonucleare (în ciuda faptului că toate dificultățile și problemele) și chiar fără siguranță sută la sută în reușita unor astfel de studii.

Deuteriul ar trebui să dureze milioane de ani, iar rezervele de litiu ușor extrase sunt suficiente pentru a satisface nevoile de sute de ani. Chiar dacă rezervele de litiu din roci se epuizează, îl putem extrage din apă, unde este conținut într-o concentrație suficient de mare (de 100 de ori concentrația de uraniu) pentru a-l face viabil din punct de vedere economic.

Energia de fuziune nu numai că promite omenirii, în principiu, posibilitatea de a produce cantități uriașe de energie în viitor (fără emisii de CO2 și fără poluare a aerului), dar și crește siguranța. Plasma utilizată în instalațiile termonucleare are o densitate foarte mică (de aproximativ un milion de ori mai mică decât densitatea atmosferei), drept urmare mediul de lucru al instalațiilor nu va conține niciodată suficientă energie pentru a provoca incidente grave sau accidente. În plus, încărcarea „combustibilului” trebuie efectuată continuu, ceea ce face mai ușoară oprirea funcționării sale, fără a menționa faptul că, în caz de accident și o schimbare bruscă a condițiilor de mediu, „flacăra” termonucleară ar trebui ieși.

Care sunt pericolele energiei nucleare? În primul rând, trebuie remarcat faptul că învelișul reactorului poate deveni radioactiv sub iradiere prelungită de neutroni. Cu toate acestea, la selectarea materialelor cu proprietăți specificate pentru înveliș, este posibil să se asigure degradarea produselor radioactive cu un timp de înjumătățire de aproximativ 10 ani, iar o înlocuire completă a tuturor componentelor ar putea fi efectuată în 100 de ani. În cazul unei defecțiuni complete a circuitului de răcire, radioactivitatea pereților va continua să genereze căldură, dar temperatura maximă va fi semnificativ mai mică decât valoarea la care se va topi instalația.

În al doilea rând, tritiul este radioactiv și are un timp de înjumătățire relativ scurt (12 ani). Dar, deși volumul de plasmă utilizat este semnificativ, datorită densității reduse, acesta conține doar o cantitate foarte mică de tritiu (cu o greutate totală de aproximativ zece timbre poștale). Prin urmare, chiar și în cele mai grave situații și accidente (distrugerea completă a cochiliei și eliberarea tuturor tritiului conținut în acesta, de exemplu, în timpul unui cutremur și a unui accident de aeronavă în stație), doar o cantitate mică de combustibil va intra în mediu, care nu necesită evacuarea populației din așezările din apropiere ...

Principalul obstacol în calea dezvoltării cercetării în domeniul fuziunii nucleare este că o instalație termonucleară de tipul în discuție nu poate fi creată și investigată în dimensiuni mici, deoarece fuziunea termonucleară necesită nu numai confinarea magnetică a plasmei, ci și încălzirea suficientă a acesteia. . Raportul energiei consumate și primite crește, cel puțin proporțional cu pătratul dimensiunilor liniare ale instalației, ca urmare a căruia capacitățile științifice și tehnice și avantajele instalațiilor termonucleare pot fi testate și demonstrate numai în stații suficient de mari, precum reactorul ITER menționat mai sus. Societatea pur și simplu nu era pregătită să finanțeze proiecte atât de mari până când nu exista suficientă încredere în succes.

În ultimele două decenii, au existat, de asemenea, progrese semnificative în înțelegerea teoretică a comportamentului plasmatic. În acest domeniu, este necesar să menționăm două rezultate care sunt deosebit de importante în problemele luate în considerare:

1. A fost descoperită capacitatea unei plasma fierbinți (prezisă mai devreme în laboratorul Culham, Marea Britanie) de a-și genera propriul curent, care a fost numit „lacing” de plasmă. De exemplu, se poate aștepta ca aproximativ 80% din curentul de 15 MA necesar pentru a conține plasma în reactorul ITER va apărea din acest efect, ca urmare a faptului că menținerea modului de funcționare al reactorului va necesita mult mai puțină energie și controlul propriu-zis al funcționării sale va deveni mult mai simplu.

2. La Institutul de Fizică a Plasmei din Garching (Garching, Germania), în experimente privind fuziunea termonucleară, s-a observat un mod de „închidere ridicată”, care permite creșterea semnificativă a presiunii din sistem (adică creșterea eficienței instalația) la unele valori ale câmpului magnetic din instalație.

Reactorul ITER este construit de un consorțiu care include Comunitatea Europeană, Japonia, Rusia, Statele Unite, China, Coreea de Sud și India. Populația totală a acestor țări este de aproximativ jumătate din populația totală a Pământului, astfel încât proiectul poate fi numit un răspuns global la o provocare globală. Principalele componente și ansambluri ale reactorului ITER au fost deja create și testate, iar construcția a început deja în orașul Cadarache (Franța). Lansarea reactorului este programată pentru 2019, iar producția de plasmă deuteriu-hidrogen este programată pentru 2026, deoarece punerea în funcțiune a reactorului necesită teste lungi și serioase pentru plasmă din hidrogen și deuteriu.

După cum a spus Christopher Llewellyn-Smith, președintele Consiliului ITER: „Nu există nicio garanție absolută că sarcina de a crea energie termonucleară (ca sursă eficientă și la scară largă de energie pentru întreaga omenire) va fi finalizată cu succes, dar personal cred că probabilitatea de succes în această direcție este destul de mare. Având în vedere potențialul uriaș al centralelor termonucleare, toate costurile proiectelor pentru dezvoltarea lor rapidă (și chiar accelerată) pot fi considerate justificate, mai ales că aceste investiții arată foarte modeste pe fondul monstruoasei piețe globale a energiei (4 trilioane de dolari pe an ). Satisfacerea nevoilor de energie ale umanității este o problemă foarte gravă. Pe măsură ce combustibilii fosili devin din ce în ce mai puțin disponibili (în plus, utilizarea lor devine nedorită), situația se schimbă și pur și simplu nu ne putem permite să nu dezvoltăm energie termonucleară. "

La întrebarea „Când va apărea energia termonucleară?” Lev Artsimovich (un pionier recunoscut și lider al cercetării în acest domeniu) a răspuns odată la asta „Va fi creat atunci când va deveni cu adevărat necesar pentru omenire”... Poate că a sosit timpul acesta.

Acesta este un articol de știință popular în care vreau să le spun celor interesați de fuziunea nucleară despre principiile sale. Acestea sunt fuziunea „rece” și „fierbinte”, dezintegrarea radioactivă, reacția de fisiune nucleară și datele disponibile privind sinteza unei game largi de substanțe în așa-numitul proces de transmutație.
Care este „piatra filosofică” care va permite unei persoane să pună la dispoziție fuziunea nucleară?
- După părerea mea, aceasta este cunoaștere! Cunoaștere fără dogme și șarlatanie! La înțelegerea cărora vor exista eșecuri și cucerirea de noi vârfuri.
Poate că după ce o veți citi, veți fi interesați de aceste probleme și în viitor vă veți ocupa de ele pregătindu-vă temeinic. Aici am încercat să vorbesc despre principiile de bază inerente naturii materiei - materia și confirmând încă o dată ideea de simplitate și optimitate a naturii.

Ce este fuziunea nucleară?

În literatură, găsim adesea termenul „Fuziune”.

Reacție termonucleară, fuziune termonucleară (sinonim: reacție de fuziune nucleară)

Un tip de reacție nucleară în care nucleii atomici ușori se combină pentru a forma nuclei mai grei. http://ru.wikipedia.org/wiki/ introduceți pentru căutare - Fuziune termonucleară

Mai precis, termenul „fuziune” este considerat a fi „fuziune nucleară” cu eliberarea de energie (căldură).

În același timp, conceptul de „Fuziune nucleară” include:

1. Împărțirea nucleului elementului original, mai greu, de obicei în două nuclee ușoare, cu formarea de noi elemente chimice.
   Când se îndeplinește condiția de egalitate a numărului de nucleoni ai unui nucleu greu, suma nucleonilor nucleelor \u200b\u200bușoare plus nucleonii liberi obținuți în procesul de fisiune. Și energia totală de legare dintr-un nucleu greu este egală cu suma energiilor de legare din nucleele ușoare plus energia liberă liberă (excesul de energie). Un exemplu este reacția de fisiune nucleară a nucleului U.
2. Combinația a două nuclee mai mici într-unul mai mare, cu formarea unui nou element chimic.
   Când se îndeplinește condiția de egalitate a numărului de nucleoni ai unui nucleu greu, suma nucleonilor nucleelor \u200b\u200bușoare plus nucleonii liberi obținuți în procesul de fisiune. Și energia totală de legare dintr-un nucleu greu este egală cu suma energiilor de legare din nucleele ușoare plus energia liberă liberă (excesul de energie). Un exemplu este producerea de elemente transuranice în experimente fizice „ținta substanței inițiale este un accelerator - nuclei accelerate (protoni).

Există un concept special pentru acest proces Nucleosinteza este procesul de formare a nucleelor \u200b\u200bde elemente chimice mai grele decât hidrogenul în cursul unei reacții de fuziune nucleară (fuziune).

În procesul de nucleosinteză primară, se formează elemente nu mai grele decât litiul, modelul teoretic al Big Bang-ului presupune următorul raport de elemente:

H - 75%, 4He - 25%, D - 3 · 10 −5, 3He - 2 · 10 −5, 7Li - 10 −9,

ceea ce este în acord cu datele experimentale pentru determinarea compoziției materiei în obiectele cu o deplasare la roșu mare (de la liniile din spectrele quazarilor.

Nucleosinteza stelară este un termen colectiv pentru reacțiile nucleare de formare a elementelor mai grele decât hidrogenul, în interiorul stelelor și, de asemenea, într-o mică măsură, pe suprafața lor.

În ambele cazuri, voi spune o frază care este probabil blasfemică pentru unii, sinteza poate avea loc atât cu eliberarea excesului de energie de legătură, cât și cu absorbția celei care lipsesc. Prin urmare, este mai corect să vorbim nu despre fuziunea termonucleară, ci despre un proces mai general - fuziunea nucleară.

Condiții pentru existența fuziunii nucleare

Criterii comuneexistenţă fuziune termonucleară (pentru reacția D-T) , care este posibil dacă sunt îndeplinite simultan două condiții:

unde n este densitatea plasmei la temperatură ridicată, τ este timpul de închidere a plasmei în sistem.

Rata uneia sau altei reacții termonucleare depinde în principal de valoarea acestor două criterii.

În prezent (2012) fuziunea termonucleară controlată nu a fost încă implementată la scară industrială. Construcția reactorului termonuclear internațional experimental (ITER) se află în stadii incipiente. Și data lansării sale a fost amânată nu pentru prima dată.

Practic aceleași criterii, dar mai generale, pentru sinteza nucleelor \u200b\u200beste necesar să le apropiem de o distanță de aproximativ 10 −15 m, pe care acțiunea interacțiunii puternice va depăși forțele de repulsie electrostatică.

Condiții de conversie

Condițiile pentru transformare sunt cunoscute, aceasta este abordarea nucleelor \u200b\u200bla distanțe când forțele intranucleare încep să acționeze.

Dar aceasta este o condiție simplă, nu atât de ușor de îndeplinit. Există forțe Coulomb ale unor nuclee încărcate pozitiv, care participă la o reacție nucleară, care trebuie depășite pentru a apropia nucleele de distanța respectivă atunci când forțele intranucleare încep să acționeze și nucleele se unesc.

De ce este nevoie pentru a depăși forțele Coulomb?

Dacă ne abținem de la costurile de energie necesare pentru aceasta, atunci putem spune cu siguranță că prin apropierea oricăror două sau mai multe nuclee de o distanță mai mică de 1/2 din diametrul nucleului, le vom aduce într-o stare în care forțele intranucleare va duce la fuziunea lor. Ca rezultat al fuziunii, se formează un nou nucleu, a cărui masă va fi determinată de suma nucleonilor din nucleii originali. Nucleul format, în cazul instabilității sale, ca urmare a acestei sau acelei descompuneri, va ajunge după un timp la o anumită stare stabilă.

De obicei, nucleii implicați în procesul de sinteză există sub formă de ioni, pierzând parțial sau complet electroni.

Convergența nucleelor \u200b\u200bse realizează în mai multe moduri:

1. Încălzirea substanței pentru a da nucleelor \u200b\u200bsale energia (viteza) necesară pentru convergența lor posibilă,
2. Crearea unei presiuni ultra-ridicate în regiunea de sinteză suficientă pentru convergența nucleelor \u200b\u200bsubstanței inițiale,
3. Crearea unui câmp electric extern în zona de sinteză este suficientă pentru a depăși forțele Coulomb,
4. Crearea unui câmp magnetic super-puternic al miezului de comprimare al substanței originale.

Lăsând deocamdată terminologia deocamdată, să vedem ce este fuziunea termonucleară.

Recent, rareori auzim despre cercetări privind fuziunea termonucleară „fierbinte”.

Suntem depășiți de propriile noastre probleme, care sunt mai vitale pentru noi decât pentru întreaga umanitate. Da, este de înțeles că criza continuă și ne străduim să supraviețuim.

Dar cercetările și munca în domeniul fuziunii termonucleare continuă. Există două domenii de lucru:

1. așa-numita fuziune nucleară „fierbinte”,
2. Fuziune nucleară „rece”, anatemizată de știința oficială.

Mai mult, diferența lor este caldă - rece descrie doar condițiile care trebuie create pentru cursul acestor reacții.

Înseamnă că în fuziunea nucleară „fierbinte”, produsele implicate într-o reacție termonucleară trebuie încălzite pentru a da nucleelor \u200b\u200blor o anumită viteză (energie) pentru a depăși bariera Coulomb, decât pentru a crea condiții pentru reacția fuziunii nucleare.

În cazul fuziunii nucleare „reci”, fuziunea se desfășoară în condiții externe normale (mediată peste volumul instalației, iar temperatura din zona de fuziune (într-un mic volum) corespunde în totalitate energiei eliberate), dar din moment ce fuziunea nucleară există, sunt îndeplinite condițiile necesare pentru fuziunea nucleelor. După cum ați înțeles, anumite rezerve și clarificări sunt necesare atunci când se vorbește despre fuziunea nucleară „rece”. Prin urmare, este greu de aplicat pentru acest termen "rece", mai degrabă denumirea, LENR (reacții nucleare cu energie redusă) este potrivită.

Dar, cred că înțelegeți că o reacție termonucleară are loc cu eliberarea de energie și în ambele cazuri rezultatul său este "fierbinte" - aceasta este eliberarea de căldură. De exemplu, în cazul fuziunii nucleare „reci”, de îndată ce numărul faptelor de fuziune devine suficient de mare, temperatura mediului activ va începe să crească.

Fără teama de a fi obositor, repet, esența fuziunii nucleare constă în convergența nucleelor \u200b\u200bsubstanței care participă la reacție la o distanță când forțele intranucleare încep să acționeze (să prevaleze) asupra atomilor care participă la fuziunea nucleară sub influența căreia nucleii se vor contopi.

Fuziune nucleară „fierbinte”

Experimentele cu fuziune nucleară „fierbinte” se desfășoară pe instalații complexe și costisitoare folosind cele mai avansate tehnologii și permițând încălzirea plasmei la temperaturi peste 10 K și păstrați-l într-o cameră de vid folosind câmpuri magnetice foarte puternice pentru o perioadă suficient de lungă de timp (in Pentru o instalație industrială, aceasta trebuie efectuată într-un mod continuu - acesta este tot timpul funcționării sale, în cercetare poate fi un mod cu impuls unic și pentru timpul necesar unei reacții termonucleare, în conformitate cu criteriul Lawson (dacă sunteți interesat, consultați http: //ru.wikipedia .org / wiki / type pentru căutare - Criteriul Lawson).

Există mai multe tipuri de astfel de instalații, dar cea mai promițătoare este instalarea navei spațiale roidal de tip „TOKAMAK” cu MA rotativ K atushki.

Propunerea pentru utilizarea fuziunii termonucleare controlate în scopuri industriale și o schemă specifică care utilizează izolația termică a plasmei la temperatură înaltă de către un câmp electric au fost formulate pentru prima dată de către fizicianul sovietic O. A. Lavrent'ev în lucrarea sa de la mijlocul anilor 1950. Această lucrare a servit ca un catalizator pentru cercetarea sovietică asupra problemei fuziunii termonucleare controlate. A. D. Sakharov și I.E. Tamm în 1951 au propus modificarea schemei, propunând baza teoretica un reactor termonuclear, unde plasma ar avea forma unui tor și ar fi limitată de un câmp magnetic. Termenul „tokamak „A fost gândit mai târziu de IN Golovin, un student al academicianului Kurchatov. Inițial a sunat ca „tokamag” - scurt pentru cuvintele „ atunciroidal kamăsura magiciannitnaya ”, dar NA Yavlinsky, autorul primului sistem toroidal, a sugerat înlocuirea„ -mag ”cu„ -mac ”pentru eufonie. Ulterior, această versiune a fost adoptată de toate limbile. Primul tokamak a fost construit în 1955 și pentru o lungă perioadă de timp tokamak-urile au existat doar în URSS. Abia după 1968, când pe T-3 tokamak, construit la Institutul de Energie Atomică. IV Kurchatov sub conducerea academicianului L.A. Artsimovich, a fost atinsă o temperatură a plasmei de 10 milioane de grade, iar oamenii de știință britanici cu echipamentul lor au confirmat acest fapt, care la început a refuzat să creadă, a început un adevărat boom de tokamak în lume. Începând cu 1973, programul de cercetare a fizicii plasmei asupra tokamak-urilor a fost condus de B. B. Kadomtsev. Fizica oficială consideră că tokamakul este singurul dispozitiv promițător pentru fuziunea termonucleară controlată.

În prezent (2011) fuziunea termonucleară controlată nu a fost încă implementată la scară industrială. Construcția reactorului termonuclear internațional experimental (ITER) se află în stadii incipiente. (Proiect finalizat)

Proiect iter - cale - proiect al unui reactor termonuclear experimental internațional. Proiectarea reactorului a fost complet finalizată și a fost selectat un site pentru construcția sa în sudul Franței, la 60 km de Marsilia, pe teritoriul centrului de cercetare Cadarache.
Planuri actuale:
Data originală, ani	Data nouă, ani.
2007-2019	2010-2022	perioada de construcție a reactorului.
2026	2029	Primele reacții de fuziune termonucleară
2019-2037	2022 - 2040	sunt așteptate experimente, după care proiectul va fi închis,
După 2040	2043	reactorul va produce electricitate (sub rezerva experimentelor de succes)
Datorită situației economice, este posibilă o întârziere de încă 3 ani, ceea ce poate duce la necesitatea finalizării proiectului. Acest lucru va avea ca rezultat o întârziere totală de aproximativ 5 ani.
Rusia, SUA, China, UE, Republica Coreea, India și Japonia participă la proiectul ITER. Deoarece reactorul va fi construit pe teritoriul Uniunii Europene, va finanța 40% din costul proiectului. Restul țărilor participante finanțează 10% din proiect. Costul total inițial al acestui program a fost estimat la 13 miliarde de euro. Dintre acestea, 4,7 miliarde vor fi cheltuite pentru construcția de capital a fabricii demonstrative. Puterea termonucleară a reactorului ITER va fi de 500 MW. Ulterior, costul a crescut la 15 miliarde de euro, o sumă similară va fi necesară pentru cercetare. În Japonia, construcția ITER începuse deja în nordul insulei Honshu din orașul Rokkase, prefectura Aomori, dar la Tokyo au trebuit să renunțe autoerecție reactor, deoarece proiectul trebuia să investească 600-800 miliarde de yeni (aproximativ 6-8 miliarde de dolari).

Fuziune nucleară „rece”

Așa-numita fuziune nucleară „rece” (așa cum am spus deja, este rece, în timp ce numărul evenimentelor de fuziune - fuziunea este mică), în ciuda atitudinii științei oficiale, are loc, de asemenea.

Logica sugerează că condițiile pentru convergența nucleelor \u200b\u200bpot fi realizate în alte moduri. Până acum, pur și simplu nu putem înțelege fizica proceselor care au loc în microcosmos, le putem explica și, prin urmare, putem obține repetabilitatea experimentului ca urmare a aplicării practice.

Există dovezi instrumentale ale evoluției reacțiilor nucleare.

În multe experimente, s-au înregistrat semne inerente fuziunii nucleare (atât individual, cât și agregat): eliberare de neutroni, eliberare de căldură, radiații laterale, produse de fuziune nucleară.

Logica sugerează posibilitatea existenței sistemului nuclear fără emisie de neutroni, radiații laterale și chiar absorbție de energie. Dar există întotdeauna apariția de noi elemente chimice în produsele de fuziune nucleară.

De exemplu, o reacție nucleară poate avea loc fără neutroni și alte radiații

D + 6Li → 2 + 22,4 MeV

Mai mult, astfel de fenomene au fost înregistrate în natură.

Fuziunea nucleară prin fisiunea materiei

Dezintegrarea radioactivă.

Sinteza noilor elemente chimice în procesul de degradare radioactivă este cunoscută în natură.

Dezintegrare radioactivă (din lat. rază „Ray” și āctīvus „Eficace”) - o schimbare spontană în compoziția nucleelor \u200b\u200batomice instabile (sarcina Z, numărul de masă A) prin emisia de particule elementare sau fragmente nucleare. Procesul de dezintegrare radioactivă se mai numește radioactivitate, iar elementele corespunzătoare sunt radioactive. Substanțele care conțin nuclei radioactivi se mai numesc radioactive.

Se stabilește că toate sunt radioactive elemente chimice cu un număr de serie mai mare de 82 (adică începând cu bismutul), și multe elemente mai ușoare (prometiu și tehneci nu au izotopi stabili, iar unele elemente, cum ar fi indiu, potasiu sau calciu, unii dintre izotopii naturali sunt stabile, în timp ce alții sunt radioactivi) ...

Tipuri de dezintegrare radioactivă

Descompunerea materiei, 238 U

Reacția de fisiune nucleară a lui Uranus 238 U poate fi atribuit și reacțiilor de fuziune nucleară, cu diferența că sinteza nucleelor \u200b\u200bmai ușoare are loc cu una sau alta fisiune a nucleului greu de 238 U. În acest caz, se eliberează energie, care este utilizată în energia nucleară. Dar nu voi vorbi aici despre o reacție în lanț, un reactor nuclear ...

Ceea ce s-a spus este deja suficient pentru a clasifica reacția de fisiune nucleară drept o reacție de fuziune nucleară.

Transmutația substanței

Cuvântul transmutație, atât de antipatic de știința oficială, poate pentru că pe vremuri (când nu existau încă titluri științifice) alchimiștii îl foloseau în mod activ, totuși reflectă cel mai pe deplin procesul de transformare a materiei.

Transmutaţie (din lat.trans - prin, prin, pentru; lat. mutatio - schimbare, schimbare)

Transformarea unui obiect în altul. Termenul are mai multe semnificații, dar vom omite semnificațiile care nu au legătură cu subiectul nostru:

• Transmutația fizicii - transformarea atomilor unor elemente chimice în altele ca urmare a decăderii radioactive a nucleilor sau a reacțiilor nucleare; în prezent, termenul este rar folosit în fizică.

Și poate cuvântul „transformare” li se pare asemănător cu cuvântul „magie”, dar există o „transformare” naturală a izotopilor unor elemente chimice în alte elemente chimice pe care toată lumea le poate înțelege.

Dintre elementele radioactive naturale grele, sunt cunoscute 3 familii: 238 92 U, 235 92 U, 232 90 U, după o serie de descompuneri succesive α și β, acestea se transformă în 206 82 Pb stabile, 207 82 Pb, 208 82 Pb.

Și o serie de alții [L. cinci]:

Și cuvântul transformare este foarte util aici.

Desigur, cei care sunt mai aproape de el pot folosi pe bună dreptate termenul de sinteză.

Aici este imposibil să nu menționăm lucrările de tratare a apelor uzate industriale, efectuate de Vachaev AV [L.7], care au dus la descoperirea efectelor complet noi ale fuziunii nucleare, experimentul lui Urutskoyev LI [L.6] , care a confirmat posibilitatea transformării nucleare (transmutație) și studii efectuate de VA Pankov, BP Kuzmin [L.10], care au confirmat pe deplin rezultatele AL Vachaev privind transformarea materiei într-o descărcare electrică. Dar în detaliu puteți vedea lucrările lor pe linkuri.

Experimentatorii discută despre posibilitatea transformării materiei în plante.

Termenul „transmutație” poate denota și sinteza elementelor supraîncărcate.

Sinteza elementelor supraîncărcate este și fuziunea nucleară

Primul Elemente transuranice (TE) au fost sintetizate la începutul anilor '40. Secolului 20 în Berkeley (SUA) de un grup de oameni de știință condus de E. Macmillan și G. Seaborg, cărora li s-a acordat Premiul Nobel pentru descoperirea și studiul acestor elemente. Sunt cunoscute mai multe metode de sinteză TE. Acestea se reduc la iradierea țintă cu fluxuri de neutroni sau particule încărcate. Dacă U este folosit ca țintă, atunci cu ajutorul fluxurilor puternice de neutroni generați în reactoarele nucleare sau în explozia dispozitivelor nucleare, toate TE până la Fm (Z \u003d 100) inclusiv. Procesul de fuziune constă fie în captarea secvențială a neutronilor, iar fiecare eveniment de captare este însoțit de o creștere a numărului de masă A, ducând la decăderea β și o creștere a sarcinii nucleare Z, sau în captarea instantanee a unui număr mare de neutroni (explozie) cu un lanț lung de β-dezintegrări. Posibilitățile acestei metode sunt limitate, nu permite obținerea de nuclee cu Z\u003e 100. Motivele sunt densitatea insuficientă a fluxului de neutroni, probabilitatea redusă de captare a unui număr mare de neutroni și (cel mai important) decădere radioactivă foarte rapidă a nucleelor \u200b\u200bcu Z\u003e 100.

Pentru sinteza distanței TE se folosesc două tipuri de reacții nucleare - fuziunea și fisiunea. În primul caz, nucleele țintei și ionul accelerat se îmbină complet, iar excesul de energie al nucleului compus excitat format este eliminat prin „evaporare” (eliberare) de neutroni. Când se utilizează ioni C, O, Ne și ținte din Pu, Cm, Cf, se formează un nucleu compus extrem de excitat (energie de excitație ~ 40-60 MeV). Fiecare neutron evaporat este capabil să ducă din nucleu o energie medie de ordinul 10-12 MeV, prin urmare, pentru „răcirea” nucleului compus, trebuie să zboare până la 5 neutroni. Procesul de fisiune al unui nucleu excitat concurează cu evaporarea neutronilor. Pentru elementele cu Z \u003d 104-105, probabilitatea de evaporare a unui neutron este de 500-100 de ori mai mică decât probabilitatea de fisiune. Acest lucru explică randamentul scăzut al noilor elemente: fracțiunea de nuclee care „supraviețuiește” ca urmare a dez-excitației este doar 10-8-10-10 din numărul total de nuclee țintă fuzionate cu particule. Acesta este motivul pentru care doar 5 elemente noi au fost sintetizate în ultimii 20 de ani (Z \u003d 102-106).

La JINR, a fost dezvoltată o nouă metodă de sinteză a celulelor de combustibil, bazată pe reacții de fuziune nucleară, cu nuclee stabile dens de izotopi Pb utilizate ca ținte și ioni relativ grei de Ar, Ti, Cr ca particule de bombardare. Excesul de energie ionică este cheltuit pentru „despachetarea” nucleului compus, iar energia de excitație se dovedește a fi scăzută (doar 10-15 MeV). Pentru a elimina excitația unui astfel de sistem nuclear, este suficientă evaporarea a 1-2 neutroni. Rezultatul este un câștig foarte vizibil în eliberarea de noi pile de combustibil. Această metodă a fost utilizată pentru a sintetiza TE cu Z \u003d 100, Z \u003d 104 și Z \u003d 106.

În 1965, Flerov a propus utilizarea fisiunii nucleare forțate sub acțiunea ionilor grei pentru sinteza pilelor de combustibil. Fragmentele de fisiune nucleară sub influența ionilor grei au o distribuție simetrică a masei și a sarcinii cu o dispersie mare (prin urmare, în produsele de fisiune, elementele cu Z semnificativ mai mari decât jumătate din suma Z a țintei și Z a ionului de bombardare pot A fi găsit). S-a stabilit experimental că distribuția fragmentelor de fisiune devine mai largă pe măsură ce sunt utilizate tot mai multe particule grele. Utilizarea ionilor accelerati Xe sau U ar face posibilă obținerea de noi TE ca fragmente grele de fisiune în timpul iradierii țintelor de uraniu. În 1971, ionii Xe au fost accelerați la JINR folosind doi ciclotroni, care au iradiat o țintă de uraniu. Rezultatele au arătat că noua metodă este potrivită pentru sinteza celulelor cu combustibil greu.

Pentru sinteza FC, se încearcă utilizarea reacției (fuziunii) a titanului-50 și a californiului-249 nuclee. Conform calculelor, probabilitatea formării nucleelor \u200b\u200bcelui de-al 120-lea element este puțin mai mare.

Stări stabile de nuclee

Prezența însăși a izotopilor de scurtă durată și de lungă durată, a nucleelor \u200b\u200bstabile și a cunoștințelor moderne despre structura lor indică anumite dependențe și combinații ale numărului de nucleoni din nucleu, care le conferă capacitatea de a exista în perioadele de mai sus.

Acest lucru este confirmat și de absența altor elemente chimice.

Logica sugerează existența unor legi care determină o anumită compoziție de nucleoni a nucleului (cum ar fi cojile sale de electroni).

Sau cu alte cuvinte, formarea unui nucleu are loc în funcție de anumite dependențe cuantificate, care sunt similare cu cochilii de electroni. Pur și simplu nu pot exista alți nuclei stabili (de lungă durată) (atomi) de elemente chimice.

În același timp, acest lucru nu neagă posibilitatea existenței altor combinații de nucleoni și numărul lor în nucleu. Dar durata de viață a unui astfel de nucleu este semnificativ limitată.

În ceea ce privește nucleii instabili (de scurtă durată) (atomi), pot exista, în anumite condiții, nuclei cu diferite combinații de nucleoni și numărul lor în nucleu, în comparație cu nucleii stabili și în numeroasele lor combinații.

Observațiile arată că, odată cu creșterea numărului de nucleoni (protoni sau neutroni) în nucleu, există anumite numere la care energia de legare a nucleonului următor din nucleu este mult mai mică decât ultima. Nucleii atomici care conțin numere magice sunt deosebit de stabile. 2, 8, 20, 28, 50, 82, 114, 126 , 164 pentru protoni și 2, 8, 20, 28, 50, 82 , 126 , 184, 196, 228, 272, 318 pentru neutroni. (Două numere magice sunt evidențiate cu aldine, adică numere magice atât pentru protoni, cât și pentru neutroni)

Miezul magic este cel mai stabil. Acest lucru este explicat în cadrul modelului de înveliș: faptul este că învelișurile de protoni și neutroni din astfel de nuclee sunt umplute - la fel ca învelișurile de electroni ai atomilor de gaze nobile.

Conform acestui model, fiecare nucleon se află în nucleu într-o anumită stare cuantică individuală, caracterizată prin energie, moment unghiular (valoarea sa absolută j, precum și proiecția lui m pe una dintre axele coordonate) și moment unghiular orbital l.

Modelul de coajă al nucleului este de fapt o schemă semi-empirică care permite să înțelegem unele regularități în structura nucleelor, dar nu este capabil să descrie în mod constant cantitativ proprietățile nucleului. În special, având în vedere dificultățile enumerate, nu este ușor de calculat teoretic ordinea umplerii cochiliilor și, în consecință, „numerele magice” care ar servi ca analogi ai perioadelor din tabelul periodic pentru atomi. Ordinea în care sunt umplute cochilii depinde, în primul rând, de natura câmpului de forță, care determină stările individuale ale cvasiparticulelor și, în al doilea rând, de amestecarea configurațiilor. Aceasta din urmă este luată în considerare de obicei numai pentru cochilii neumplute. Numerele magice observate experimental comune neutronilor și protonilor (2, 8, 20, 28, 40, 50, 82, 126) corespund stărilor cuantice ale cvasiparticulelor care se mișcă într-un puț dreptunghiular sau oscilator cu o interacțiune spin-orbită (este datorită asta numără 28, 40, 82, 126)

Fizica micromondei și nanosecunde

Legile fizicii sunt aceleași peste tot și nu depind de mărimea sistemelor în care operează. Și nu puteți vorbi despre fenomene anormale. Orice anomalie vorbește despre lipsa noastră de înțelegere a proceselor în curs și a esenței fenomenelor. Numai în fiecare caz se pot manifesta în moduri diferite, deoarece fiecare situație își impune propriile condiții de graniță.

De exemplu:

• Pe scara spațiului, există o mișcare haotică a materiei.
• La scară galactică, avem o mișcare ordonată a materiei.
• Odată cu scăderea volumelor luate în considerare la dimensiunea planetelor, mișcarea materiei este de asemenea ordonată, dar caracterul ei se schimbă.
• Atunci când se iau în considerare volumele de gaze și lichide care conțin grupuri de atomi sau molecule, mișcarea materiei devine haotică (mișcare browniană).
• În volume proporționale cu dimensiunea unui atom sau mai puțin, materia capătă din nou mișcare organizată.

Prin urmare, ținând seama de condițiile limită, se poate da peste fenomene și procese care sunt complet neobișnuite pentru percepția noastră.

Așa cum spunea unul dintre vechii filosofi: „Infinit de mic poate fi infinit de mare”. Parafrazând, se poate spune și despre materie: „În infinit de mic, infinit de mare este ascuns ...” În loc de elipsă, puneți: presiunea, temperatura, puterea câmpurilor electrice sau magnetice.

Și acest lucru este confirmat de datele disponibile cu privire la valoarea energiei legăturilor moleculare, Coulomb, forțele intranucleare (energia de legare a nucleonilor din nucleu).

Prin urmare, în microcosmos sunt posibile presiuni superioare, intensități ale câmpului electric și magnetic superioare și temperaturi superioare. Ceea ce este bine la utilizarea capacităților micro volumelor (din lume) este că, pentru a obține aceste valori peste, cel mai adesea, nu sunt necesare costuri enorme de energie.

Câteva exemple care arată semne de fuziune nucleară:

1. 1. În 1922, Wendt și Irion au studiat explozia electrică a unui fir subțire de tungsten în vid. Rezultatul principal al acestui experiment este apariția unei cantități macroscopice de heliu - experimentatorii au primit aproximativ un centimetru cub de gaz (în condiții normale) într-o singură lovitură, ceea ce le-a dat motive să presupună că reacția de fisiune a unui nucleu de tungsten lua loc.

1. În experimentul Arata din 2008, ca și în experimentul Fleischner-Pons din 1989, rețeaua cristalină de paladiu este saturată cu deuteriu. Rezultatul este o eliberare anormală de căldură, pe care Arata a durat 50 de ore după întreruperea alimentării cu deuteriu. Faptul că aceasta este o reacție nucleară confirmă prezența heliului în produsele de reacție, care nu existau până acum.
2. Reactorul M.I. Solina (Ekaterinburg) este un cuptor convențional de topire sub vid, în care zirconiul a fost topit de un fascicul de electroni cu o tensiune de accelerare de 30 kV [Solin 2001]. La o anumită masă de metal lichid, au început reacții, care au fost însoțite de efecte electromagnetice anormale, eliberarea de energie depășind cea furnizată și, după analizarea probelor de metal nou solidificat, s-au găsit acolo elemente chimice „străine” și formațiuni structurale ciudate. .
3. La sfârșitul anilor 90 L.I. Urutskoev (REKOM, o filială a Institutului Kurchatov) a obținut rezultate neobișnuite ale unei explozii electrice de folie de titan în apă. Aici, descoperirea a fost făcută conform schemei clasice - s-au obținut rezultate neverosimile ale experimentelor obișnuite (puterea de energie a unei explozii electrice a fost prea mare), iar echipa de cercetători a decis să afle care era problema. Ceea ce au găsit i-a surprins foarte mult.
4. N.G. Ivoilov (Universitatea Kazan), împreună cu LI Urutskoev, au studiat spectrele Mössbauer ale unei folii de fier expuse „radiațiilor ciudate”.
5. La Kiev, în laboratorul privat de fizică „Proton-21” (http://proton-21.com.ua/) sub conducerea S.V. Adamenko, s-au obținut dovezi experimentale pentru degenerarea nucleară a unui metal sub influența fasciculelor de electroni coerente. Din 2000, mii de experimente („lovituri”) au fost efectuate pe ținte cilindrice cu diametru mic (aproximativ un milimetru), fiecare dintre acestea explodând. partea interioară a țintei și produsele de explozie conțin aproape întreaga parte stabilă a tabelului periodic, și în cantități macroscopice, precum și elemente stabile supraîncărcate observate în istoria științei pentru prima dată.
6. Fuziune la rece Koldamasov A.I.,2005, la identificarea proprietăților de emisie ale unor materiale dielectrice pe o instalație hidrodinamică pentru teste de cavitație (a se vedea a / sv 2 334405), sa constatat că atunci când un lichid dielectric pulsatoriu cu o frecvență de pulsație de aproximativ 1 KHz curge printr-o gaură rotundă , o încărcare electrică de înaltă densitate cu un potențial la sol de peste 1 milion de volți. Dacă un amestec de apă ușoară și grea fără impurități cu o rezistență specifică de cel puțin 10 31 Ohm * m este utilizat ca fluid de lucru, se poate observa o reacție nucleară în câmpul acestei încărcări, ai cărei parametri sunt ușor de controlat. Cu un raport de greutate de apă ușoară la grea de 100: 1, s-a observat următoarele: flux de neutroni de la 40 la 50 de neutroni pe secundă printr-o secțiune transversală de 1 cm 2, putere 3 MeV, radiații cu raze X de la 0,9 la 1 μR / sec la energia de radiație 0,3-0, 4 MeV, s-a format heliu, eliberare de căldură. Prin totalitatea fenomenelor observate, putem concluziona că au loc reacții nucleare. În acest caz particular, diametrul orificiului în dispozitivul de accelerație a fost de 1,2 mm, lungimea canalului a fost de 25 mm, diferențialul dintre dispozitivul de accelerație a fost de 40-50 MPa și debitul de lichid prin dispozitivul de accelerație a fost de 180-200 g / s. Pe unitate de energie consumată, au fost alocate 20 de unități utile / sub formă de radiații și eliberare de căldură. În opinia mea, reacția de fuziune nucleară are loc astfel: fluxul de lichid se mișcă prin canal. Când atomii de deuteriu se apropie de sarcină, sub influența ei pierd electronii din orbita lor. " Nucleii de deuteriu, încărcați pozitiv, sub influența câmpului acestei sarcini, sunt respinși spre centrul găurii și sunt ținuți de câmpul unei sarcini pozitive inelare. Concentrația nucleelor \u200b\u200bdevine suficientă pentru a se produce coliziunile lor, iar impulsul de energie primit de la o sarcină pozitivă este atât de mare încât bariera Coulomb este depășită. Nucleii se apropie, interacționează și au loc reacții nucleare.
7. În laboratorul „Energia și tehnologia tranzițiilor structurale” dr. A.V. Vachaev sub îndrumarea doctorului în științe tehnice Din 1994, N.I. Ivanova a investigat posibilitatea dezinfectării efluenților industriali prin expunerea lor la formarea intensă de plasmă. A lucrat cu materia în diferite stări de agregare. A fost dezvăluită dezinfectarea completă a efluenților și s-au găsit efecte secundare. Cea mai reușită centrală electrică a produs o torță plasmatică stabilă - o plasmoidă, când apa distilată a fost trecută în cantități mari, s-a format o suspensie de pulberi metalice, a căror origine nu se putea explica altfel decât prin procesul de transmutație nucleară rece. De-a lungul câtorva ani, noul fenomen a fost reprodus în mod stabil cu diferite modificări ale instalației, în diferite soluții, procesul a fost demonstrat comisiilor autorizate din Chelyabinsk și Moscova, au fost distribuite probe ale precipitațiilor rezultate.
8. Tânăr fizician I.S. Filimonenko a creat o centrală de hidroliză concepută pentru a genera energie din reacțiile de fuziune nucleară „caldă”, care au loc la o temperatură de numai 1150 ° C. Apa grea a fost folosită ca combustibil pentru reactor. Reactorul era un tub metalic cu diametrul de 41 mm și lungimea de 700 mm, realizat dintr-un aliaj care conținea câteva grame de paladiu.

   Această instalație a luat ființă ca urmare a cercetărilor efectuate în anii 50 în URSS ca parte a programului de stat al progresului științific și tehnologic. În 1989, a fost luată decizia de a recrea 3 centrale electrice de hidroliză cu emisii termice cu o capacitate de 12,5 kW fiecare la NPO Luch de lângă Moscova. Această decizie a fost implementată instantaneu sub conducerea I.S. Filimonenko. Toate cele trei unități au fost pregătite pentru punerea în funcțiune în 1990. În același timp, pentru fiecare kilowat generat de centralele electrice cu fuziune caldă, existau doar 0,7 grame de paladiu, pe care, după cum sa dovedit mai târziu, lumina nu convergea ca o pană .

9. Efectul unei creșteri anormale a randamentului neutronilor a fost observat în mod repetat în experimentele de tăiere a gheții de deuteriu. În 1986, academicianul B.V. Deryagin și colegii săi au publicat un articol care a prezentat rezultatele unei serii de experimente privind distrugerea țintelor grele de gheață folosind un atacant metalic. În această lucrare, s-a raportat că atunci când s-a înregistrat o lovitură într-o țintă din gheață grea D 2 O la o viteză inițială a atacantului de 100, 200 - m / s, 0,4, 0,08 - număr de neutroni, respectiv. Când s-a tras asupra unei ținte formate din gheață obișnuită H2O, s-au înregistrat doar 0,15 0,06 - număr de neutroni. Valorile indicate au fost date luând în considerare corecțiile asociate prezenței unui flux de neutroni de fond.
10. O explozie frenetică de interes pentru problema în discuție a apărut abia după ce M. Fleischman și S. Pons, la o conferință de presă din 23 martie 1989, au anunțat că au descoperit un nou fenomen în știință, cunoscut acum sub numele de fuziune nucleară rece (sau fuziune la temperatura camerei). Au saturat electrolitic paladiul cu deuteriu (pur și simplu, au reprodus rezultatele unei serii de lucrări ale lui S. Filimonenko, la care S. Pons a avut acces) - au efectuat electroliza în apă grea cu un catod de paladiu. În acest caz, s-au observat eliberarea excesului de căldură, producția de neutroni și formarea de tritiu. În același an, a existat un raport privind rezultate similare obținute în lucrările lui S. Jones, E. Palmer, J. Cirr și alții.
11. Experimentele lui I.B. Savvatimova
12. Experimentele lui Yosiaki Arata. În fața publicului uimit, s-a demonstrat eliberarea de energie și formarea heliului, care nu sunt prevăzute de legile cunoscute ale fizicii. În experimentul Arata-Zhang, o pulbere măcinată la o dimensiune de 50 angstromi, constând din nanoclusteri de paladiu dispersate în interiorul unei matrice ZrO 2, a fost plasată într-o celulă specială. Materia primă a fost obținută prin recoacerea unui aliaj amorf de paladiu-zirconiu Zr 65 Pd 35. După aceea, deuteriul gazos a fost injectat în celulă sub presiune ridicată.

Concluzie

În concluzie, putem spune:

Cu cât este mai mare volumul regiunii în care are loc fuziunea nucleară (la o densitate egală cu substanța inițială), cu atât este mai mare consumul de energie pentru inițierea ei și, în consecință, cu atât este mai mare randamentul energetic. Ca să nu mai vorbim de costurile financiare, care sunt, de asemenea, proporționale cu dimensiunea zonei de lucru.

Acest lucru este tipic pentru termonucleara "fierbinte". Dezvoltatorii intenționează să primească sute de megawați de energie cu acesta.

În același timp, există un mod low-cost (în toate direcțiile de mai sus). Numele lui este L ERN.

Folosește posibilitățile de realizare a condițiilor necesare pentru fuziunea nucleară în microvolume și de a obține capacități mici, dar suficiente pentru a satisface multe nevoi (până la un megawatt). În unele cazuri, este posibilă conversia directă a energiei în energie electrică. Este adevărat, recent, astfel de capacități pur și simplu nu prezintă interes pentru inginerii de energie, ale căror turnuri de răcire trimit capacități mult mai mari în atmosferă.

O problemă nerezolvată „Fierbinte” și unele variante de fuziune nucleară „rece” rămân problema eliminării produselor de fisiune din zona de lucru. Acest lucru este necesar, deoarece reduc concentrația materiilor prime implicate în fuziunea nucleară. Aceasta duce la încălcarea criteriului Lawson în fuziunea nucleară „fierbinte” și „dispariția” reacției de fuziune. În fuziunea nucleară „rece”, acest lucru nu se întâmplă în cazul circulației substanței inițiale.

Literatură:

Nr. Pp	Date despre articol	Legătură
1	Tokamak,	http://ru.wikipedia.org/wiki/Tokamak
2	I-07.pdf *
6	DETECȚIA EXPERIMENTALĂ A RADIAȚIEI „STRANE” ȘI A TRANSFORMĂRII ELEMENTELOR CHIMICE, L.I. Urutskoev *, V.I. Liksonov *, V.G. Tsinoev ** "RECOM" RRC "Institutul Kurchatov", 28 martie 2000	http://jre.cplire.ru/jre/mar00/4/text.html
7	Transmutarea materiei conform Vachaev - Grinev	http://rulev-igor.narod.ru/theme_171.html
8	PRIVIND MANIFESTĂRILE REACȚIEI DE SINTEZĂ NUCLEARĂ RECE ÎN DIFERITE MEDII. Mihail Karpov	http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/8767.html
9	Fizica nucleară pe internet, Numere magice, capitolul din „Nuclei exotici” B.S. Ishkhanov, E.I. Cabină	http://nuclphys.sinp.msu.ru/exotic/e08.html
10	Tehnică demonstrativă pentru sinteza elementelor din apă într-o plasmă cu descărcare electrică, Pankov V.A., dr.; Kuzmin B.P., Ph.D. Institutul de Metalurgie, Filiala Urală a Academiei de Științe din Rusia	http://model.susu.ru/transmutation/20090203.htm
11	Metoda A.V. Vachaeva - N.I. Ivanova	http://model.susu.ru/transmutation/0004.htm
12

fuziunea termonucleară, reacția de fuziune a nucleelor \u200b\u200batomice ușoare în nuclei mai grei, care are loc la temperaturi ultra ridicate și însoțită de eliberarea unor cantități uriașe de energie. Fuziunea nucleară este reacția opusă la fisiunea atomilor: în aceștia din urmă, energia este eliberată datorită divizării nucleelor \u200b\u200bgrele în cele mai ușoare. Vezi si FISIUNE NUCLEARA; ENERGIE NUCLEARA.

Conform conceptelor astrofizice moderne, principala sursă de energie a Soarelui și a altor stele este fuziunea termonucleară care are loc în adâncurile lor. În condiții terestre, se efectuează odată cu explozia unei bombe cu hidrogen. Fuziunea termonucleară este însoțită de o eliberare colosală de energie pe unitate de masă de reactanți (de aproximativ 10 milioane de ori mai mult decât în \u200b\u200breacțiile chimice). Prin urmare, este de mare interes să stăpânești acest proces și, pe baza acestuia, să creezi o sursă de energie ieftină și ecologică. Cu toate acestea, în ciuda faptului că mari echipe științifice și tehnice din multe țări dezvoltate sunt angajate în cercetări privind fuziunea termonucleară controlată (CTF), există încă multe probleme complexe de rezolvat înainte ca producția industrială de energie termonucleară să devină realitate.

Centralele nucleare moderne care utilizează procesul de fisiune satisfac doar parțial nevoile mondiale de energie electrică. Acestea sunt alimentate de elementele radioactive naturale uraniu și toriu, a căror abundență și rezerve în natură sunt foarte limitate; prin urmare, multe țări se confruntă cu problema importării acestora. Componenta principală a combustibilului termonuclear este izotopul deuterin deuteriu, care se găsește în apa de mare. Rezervele sale sunt în general disponibile și sunt foarte mari (oceanul mondial acoperă ~ 71% din suprafața Pământului, iar deuteriul reprezintă aproximativ 0,016% din numărul total de atomi de hidrogen care alcătuiesc apa). În plus față de disponibilitatea combustibilului, sursele de energie termonucleară au următoarele avantaje importante față de centralele nucleare: 1) reactorul CTS conține mult mai puține materiale radioactive decât un reactor de fisiune nucleară și, prin urmare, consecințele unei eliberări accidentale de produse radioactive sunt mai mici periculos; 2) în timpul reacțiilor termonucleare se generează deșeuri radioactive cu durată mai mică de viață; 3) TCB permite generarea directă de energie electrică.

Artsimovich L.A. Reacții termonucleare controlate... M., 1963
Centrale termice și nucleare (cartea 1, secțiunea 6; cartea 3, secțiunea 8). M., 1989

Găsiți „SINTEZA NUCLEARĂ” pe

Reacție termonucleară este o reacție de sinteză a nucleelor \u200b\u200bușoare în cele mai grele.

Pentru implementarea sa, este necesar ca nucleonii inițiali sau nucleele ușoare să se apropie de distanțe egale sau mai mici decât raza sferei de acțiune a forțelor nucleare de atracție (adică la distanțe de 10 -15 m). O astfel de convergență reciprocă a nucleelor \u200b\u200beste prevenită de forțele respingătoare Coulomb care acționează între nucleele încărcate pozitiv. Pentru a avea loc o reacție de fuziune, este necesar să încălziți o substanță cu densitate mare la temperaturi ultra ridicate (de ordinul a sute de milioane de Kelvin), astfel încât energia cinetică a mișcării termice a nucleelor \u200b\u200bsă fie suficientă pentru a depăși Coulombul. forțe respingătoare. La astfel de temperaturi, materia există sub formă de plasmă. Deoarece fuziunea poate avea loc numai la temperaturi foarte ridicate, reacțiile de fuziune nucleară se numesc reacții termonucleare (din greacă. terme „căldură, căldură”).

În reacțiile termonucleare, se eliberează o energie extraordinară. De exemplu, în reacția de fuziune a deuteriului cu formarea heliului

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

a eliberat energie de 3,2 MeV. În reacția de sinteză a deuteriului cu formarea tritiului

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

se eliberează energie 4.0 MeV și în reacție

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

a eliberat energie de 17,6 MeV.

Figura: 1. Schema reacției deuteriu-tritiu

În prezent, o reacție termonucleară controlată este efectuată prin sinteza deuteriului \\ (~ ^ 2H \\) și a tritiului \\ (~ ^ 3H \\). Rezervele de deuteriu ar trebui să fie suficiente timp de milioane de ani, iar rezervele de litiu ușor extras (pentru a obține tritiu) sunt destul de suficiente pentru a satisface nevoile de sute de ani.

Cu toate acestea, în această reacție, cea mai mare parte (mai mult de 80%) din energia cinetică eliberată cade pe neutron. Ca urmare a coliziunilor de fragmente cu alți atomi, această energie este transformată în căldură. În plus, neutronii rapide creează o cantitate semnificativă de deșeuri radioactive.

Prin urmare, cele mai promițătoare reacții „fără neutroni”, de exemplu, deuteriu + heliu-3.

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

Această reacție nu are un randament de neutroni, care elimină o parte semnificativă a puterii și generează radioactivitate indusă în proiectarea reactorului. În plus, rezervele de heliu-3 de pe Pământ variază de la 500 kg la 1 tonă, dar pe Lună este în cantități semnificative: până la 10 milioane de tone (conform estimărilor minime, 500 de mii de tone). În același timp, poate fi obținut cu ușurință pe Pământ din litiu-6, care este răspândit în natură, la reactoarele de fisiune nucleară existente.

Arma termonucleară

Pe Pământ, prima reacție termonucleară a fost efectuată odată cu explozia unei bombe cu hidrogen la 12 august 1953 la locul de testare Semipalatinsk. „Tatăl ei” a fost academicianul Andrei Dmitrievici Saharov, căruia i s-a acordat de trei ori titlul de erou al muncii socialiste pentru dezvoltarea armelor termonucleare. Temperatura ridicată necesară pentru declanșarea unei reacții termonucleare într-o bombă cu hidrogen a fost obținută ca urmare a exploziei unei bombe atomice, care joacă rolul unui detonator. Reacțiile termonucleare care apar în timpul exploziei bombelor cu hidrogen sunt incontrolabile.

Figura: 2. Bomba cu hidrogen

Vezi si

Reacții termonucleare controlate

Dacă în condiții terestre ar fi posibil să se efectueze reacții termonucleare ușor de controlat, omenirea ar primi o sursă de energie aproape inepuizabilă, deoarece rezervele de hidrogen de pe Pământ sunt enorme. Cu toate acestea, mari dificultăți tehnice stau în calea implementării reacțiilor termonucleare controlate avantajoase din punct de vedere energetic. În primul rând, este necesar să se creeze temperaturi de ordinul 10 8 K. Astfel de temperaturi ultra-ridicate pot fi obținute prin crearea descărcărilor electrice de mare putere în plasmă.

Tokamak

Această metodă este utilizată în instalații de tip „Tokamak” (cameră toriodală cu bobine magnetice), creată pentru prima dată la Institutul de Energie Atomică. I. V. Kurchatov. În astfel de instalații, plasma este creată într-o cameră toroidală, care este înfășurarea secundară a unui puternic transformator de impulsuri. Înfășurarea sa primară este conectată la un banc de condensatori foarte mare. Camera este umplută cu deuteriu. Când banca de condensatori este descărcată prin înfășurarea primară, un câmp electric vortex este excitat în camera toroidală, provocând ionizarea deuteriului și apariția unui impuls puternic de curent electric în acesta, ceea ce duce la încălzirea puternică a gazului și la formarea o plasmă la temperaturi ridicate, în care poate apărea o reacție termonucleară.

Figura: 3. Diagrama schematică a reactorului

Principala dificultate este de a păstra plasma în interiorul camerei timp de 0,1-1 s, fără a intra în contact cu pereții camerei, deoarece nu există materiale care să reziste la temperaturi atât de ridicate. Această dificultate poate fi parțial depășită cu ajutorul unui câmp magnetic toroidal în care se află camera. Sub acțiunea forțelor magnetice, plasma se răsucește într-un filament și, parcă, „atârnă” de liniile inducției câmpului magnetic fără a atinge pereții camerei.

Începutul erei moderne în studiul posibilităților de fuziune termonucleară ar trebui luat în considerare în 1969, când s-a atins o temperatură de 3 M ° C la instalația rusă Tokamak T3 într-o plasmă cu un volum de aproximativ 1 m 3. După aceea, oamenii de știință din întreaga lume au recunoscut designul tokamakului ca fiind cel mai promițător pentru confinarea cu plasmă magnetică. Câțiva ani mai târziu, s-a luat o decizie îndrăzneață de a crea o instalație JET (Joint European Torus) cu un volum de plasmă semnificativ mai mare (100 m 3). Unitatea are un ciclu de lucru de aproximativ 1 minut, deoarece bobinele sale toroidale sunt fabricate din cupru și se încălzesc rapid. Această instalație a început să funcționeze în 1983 și rămâne cel mai mare tokamak din lume, oferind încălzire cu plasmă la o temperatură de 150 M ° C.

Figura: 4. Proiectarea reactorului JET

În 2006, reprezentanții Rusiei, Coreei de Sud, Chinei, Japoniei, Indiei, Uniunii Europene și Statelor Unite au semnat un acord la Paris pentru a începe lucrările la construcția primului reactor experimental internațional Tokamak (ITER). Bobinele magnetice ale reactorului ITER vor fi create pe baza materialelor supraconductoare (care, în principiu, permite funcționarea continuă cu condiția menținerii curentului în plasmă), astfel încât proiectanții speră să asigure un ciclu de funcționare garantat de cel puțin 10 minute.

Figura: 5. Proiectarea reactorului ITER.

Reactorul va fi construit în zona orașului Cadarache, situat la 60 de kilometri de Marsilia, în sudul Franței. Lucrările la pregătirea șantierului vor începe în primăvara anului viitor. Construcția reactorului în sine este programată să înceapă în 2009.

Construcția va dura zece ani, lucrările la reactor ar trebui să fie efectuate în termen de douăzeci de ani. Costul total al proiectului este de aproximativ 10 miliarde de dolari. Patruzeci la sută din costuri vor fi suportate de Uniunea Europeană, șaizeci la sută vor scădea în cote egale pentru restul participanților la proiect.

Vezi si

1. Reactor termonuclear internațional experimental
2. Nouă instalație pentru lansarea fuziunii termonucleare: 25.01.2010

Fuziune termonucleară laser (LLS)

O altă modalitate de a atinge acest obiectiv este fuziunea termonucleară cu laser. Esența acestei metode este următoarea. Un amestec înghețat de deuteriu și tritiu, preparat sub formă de bile cu un diametru mai mic de 1 mm, este iradiat uniform din toate părțile cu radiații laser puternice. Acest lucru duce la încălzirea și evaporarea substanței de pe suprafața bilelor. În acest caz, presiunea din interiorul bilelor crește la valori de ordinul 10 15 Pa. Sub influența unei astfel de presiuni, densitatea crește și substanța este puternic încălzită în partea centrală a bilelor și începe o reacție termonucleară.

Spre deosebire de confinarea magnetică a unei plasma, într-un laser, timpul de confinare (adică durata de viață a unei plasma cu densitate și temperatură ridicate, care determină durata reacțiilor termonucleare) este de 10 –10 - 10 –11 s, deci LTS poate fi efectuat numai în modul pulsat. Propunerea de a folosi lasere pentru fuziunea termonucleară a fost propusă pentru prima dată la Institutul de Fizică. PN Lebedev al Academiei de Științe a URSS în 1961 de N. G. Basov și O. N. Krokhin.

Laboratorul Național Lawrence Livermore din California a finalizat (mai 2009) cel mai puternic complex laser din lume. A fost numită Instalația Națională de Aprindere (NIF) a SUA. Construcția a durat 12 ani. S-au cheltuit 3,5 miliarde de dolari pentru complexul laser.

Figura: 7. Diagrama schematică a ULC

NIF se bazează pe 192 de lasere puternice, care vor fi direcționate simultan către o țintă sferică milimetrică (aproximativ 150 micrograme de combustibil de fuziune - un amestec de deuteriu și tritiu; în viitor, tritiul radioactiv poate fi înlocuit cu un izotop ușor de heliu- 3). Ca rezultat, temperatura țintei va ajunge la 100 de milioane de grade, în timp ce presiunea din interiorul mingii va fi de 100 de miliarde de ori mai mare decât presiunea atmosferei terestre.

Vezi si

1. Fuziune termonucleară controlată: TOKAMAKI versus laser termonuclear 16.05.2009

Beneficii de sinteză

Susținătorii utilizării reactoarelor de fuziune pentru a genera electricitate oferă următoarele argumente în favoarea lor:

• rezerve practic inepuizabile de combustibil (hidrogen). De exemplu, cantitatea de cărbune necesară pentru funcționarea unei centrale termice de 1 GW este de 10.000 de tone pe zi (zece vagoane de cale ferată), iar o instalație termonucleară de aceeași energie va consuma doar aproximativ 1 kilogram de amestec pe zi. D + T ... Un lac de dimensiuni medii poate furniza energie oricărei țări timp de sute de ani. Acest lucru face imposibilă monopolizarea combustibilului de către una sau un grup de țări;
• lipsa produselor de ardere;
• nu este necesar să se utilizeze materiale care pot fi utilizate pentru producerea armelor nucleare, excluzând astfel cazurile de sabotaj și terorism;
• în comparație cu reactoarele nucleare, se generează cantități mici de deșeuri radioactive cu un timp de înjumătățire scurt;
• reacția de fuziune nu produce emisii de dioxid de carbon în atmosferă, care contribuie major la încălzirea globală.

De ce a durat atât de mult crearea instalațiilor termonucleare?

1. Multă vreme s-a crezut că problema utilizării practice a energiei termonucleare de fuziune nu necesită soluții și acțiuni urgente, deoarece în anii 80 ai secolului trecut sursele de combustibili fosili păreau inepuizabile și problemele ecologiei iar schimbările climatice nu au preocupat publicul. Pe baza estimărilor Studiului Geologic SUA (2009), creșterea producției mondiale de petrol va continua nu mai mult de următorii 20 de ani (alți experți prezic că va atinge vârful producției în 5-10 ani), după care volumul de petrol produs va începe să scadă cu o rată de aproximativ 3% pe an. Perspectiva gazelor naturale nu arată mult mai bine. De obicei, ei spun că va fi suficient cărbune bituminos pentru încă 200 de ani, dar această prognoză se bazează pe menținerea nivelului actual de producție și consum. Între timp, consumul de cărbune crește acum cu 4,5% pe an, ceea ce reduce imediat perioada menționată de 200 de ani la doar 50 de ani! Din cele spuse, este clar că acum trebuie să ne pregătim pentru final era utilizării combustibililor fosili... 2. O instalație termonucleară nu poate fi creată și demonstrată în dimensiuni mici. Capacitățile științifice și tehnice și avantajele instalațiilor termonucleare pot fi testate și demonstrate numai în stații suficient de mari, cum ar fi reactorul ITER menționat anterior. Societatea pur și simplu nu era pregătită să finanțeze proiecte atât de mari până când nu exista suficientă încredere în succes.

„Am spus că vom pune Soarele într-o cutie. Ideea este grozavă. Dar problema este că nu știm cum să creăm această cutie. ”- Pierre Gilles de Gennes, laureat premiul Nobel în fizică 1991.

Deși sunt destul de puține elemente grele necesare pentru reacțiile nucleare pe Pământ și în spațiu în general, există o mulțime de elemente ușoare pentru reacțiile termonucleare atât pe Pământ, cât și în spațiu. Prin urmare, ideea utilizării energiei termonucleare în beneficiul omenirii a venit aproape imediat cu o înțelegere a proceselor care stau la baza ei - acest lucru a promis posibilități cu adevărat nesfârșite, deoarece rezervele de combustibil termonuclear de pe Pământ ar fi trebuit să fie suficiente pentru zeci de mii de cu ani înainte.

Deja în 1951 au apărut două direcții principale pentru dezvoltarea reactoarelor termonucleare: Andrei Saharov și Igor Tamm au dezvoltat arhitectura unui tokamak în care camera de lucru era un tor, în timp ce Lyman Spitzer a propus o arhitectură cu un design mai complicat în forma amintind de o frunză Mobius inversată nu o dată, ci de mai multe ori.

Simplitatea designului de bază al tokamak-ului a permis mult timp să dezvolte această direcție prin creșterea caracteristicilor magneților convenționali și supraconductori, precum și prin creșterea treptată a dimensiunii reactorului. Dar odată cu creșterea parametrilor de plasmă, au început să apară treptat probleme cu comportamentul său instabil, ceea ce a încetinit procesul.

Complexitatea designului stellatorului a dus complet la faptul că, după primele experimente din anii 50, dezvoltarea acestei direcții s-a oprit mult timp. A primit un suflu nou destul de recent odată cu apariția sistemelor moderne de proiectare asistată de computer, care au făcut posibilă proiectarea stellatorului Wendelstein 7-X cu parametrii și precizia de proiectare necesară funcționării sale.

Fizica procesului și problemele în implementarea acestuia

Atomii de fier au o energie de legare maximă pe nucleon - adică un indicator al energiei care trebuie cheltuită pentru a împărți un atom în neutronii și protonii săi, împărțiți la numărul lor total. Toți atomii cu o masă mai mică și mai mare au acest indicator sub fier:

În acest caz, în reacțiile de fuziune termonucleare ale atomilor de lumină până la fier, energia este eliberată, iar masa atomului rezultat devine puțin mai mică decât suma maselor atomilor inițiali cu o cantitate corespunzătoare energiei eliberate în funcție de formula E \u003d mc² (așa-numitul defect de masă). În același mod, energia este eliberată în reacțiile de fisiune nucleară ale atomilor mai grei decât fierul.

În timpul reacțiilor de fuziune a atomilor, se eliberează o energie uriașă, dar pentru a extrage această energie, trebuie mai întâi să facem un anumit efort pentru a depăși forțele respingătoare dintre nucleii atomici care sunt încărcați pozitiv (pentru a depăși bariera Coulomb). După ce am reușit să aducem o pereche de atomi mai aproape de distanța necesară, intră în acțiune o interacțiune nucleară puternică, care leagă neutronii și protonii. Pentru fiecare tip de combustibil, bariera Coulomb pentru începutul reacției este diferită, la fel cum diferă temperatura optimă de reacție:

În acest caz, primele reacții termonucleare ale atomilor încep să fie înregistrate cu mult înainte ca temperatura medie a substanței să atingă această barieră datorită faptului că energia cinetică a atomilor este supusă distribuției Maxwell:

Dar reacția la o temperatură relativ scăzută (de ordinul a câteva milioane de ° C) este extrem de lentă. Deci, să spunem în centru, temperatura ajunge la 14 milioane ° C, dar puterea specifică a unei reacții termonucleare în astfel de condiții este de doar 276,5 W / m³, iar soarele durează câteva miliarde de ani pentru a-și consuma complet combustibilul. Astfel de condiții sunt inacceptabile pentru un reactor termonuclear, deoarece, cu un nivel atât de scăzut de eliberare de energie, vom cheltui inevitabil mai mult pentru încălzirea și comprimarea combustibilului termonuclear decât vom primi din reacție în schimb.

Pe măsură ce temperatura combustibilului crește, din ce în ce mai mulți atomi încep să posede energie care depășește bariera Coulomb și eficiența reacției crește, ajungând la vârf. Odată cu o creștere suplimentară a temperaturii, viteza de reacție începe să scadă din nou, datorită faptului că energia cinetică a atomilor devine prea mare și se „sar” între ei și nu sunt capabili să mențină o interacțiune nucleară puternică.

Astfel, decizia privind obținerea energiei dintr-o reacție termonucleară controlată a fost obținută destul de repede, dar punerea în aplicare a acestei sarcini a durat timp de o jumătate de secol și, prin urmare, nu este încă complet finalizată. Motivul pentru aceasta constă în condițiile cu adevărat nebunești în care s-a dovedit necesar să se pună combustibil termonuclear - pentru un randament pozitiv din reacție, temperatura acestuia ar fi trebuit să fie de câteva zeci de milioane ° C.

Din punct de vedere fizic, nici un perete nu poate rezista la o astfel de temperatură, dar această problemă a condus aproape imediat la soluția sa: deoarece o substanță încălzită la astfel de temperaturi este o plasmă fierbinte (gaz complet ionizat) care este încărcată pozitiv, soluția sa dovedit a fi situată suprafață - a trebuit doar să plasăm o astfel de plasmă încălzită într-un câmp magnetic puternic, care va menține combustibilul de fuziune la o distanță sigură de pereți.

Progrese către implementarea sa

Cercetările pe acest subiect merg în mai multe direcții simultan:

1. utilizând magneți supraconductori, oamenii de știință încearcă să reducă energia cheltuită pe aprindere și să mențină reacția;
2. cu ajutorul noilor generații de supraconductori, se mărește inducția câmpului magnetic în interiorul reactorului, ceea ce face posibilă menținerea plasmei cu indici de densitate și temperatură mai mari, ceea ce crește puterea specifică a reactoarelor pe unitate de volum a acestora;
3. cercetarea în domeniul plasmei calde și progresele în tehnologia computerelor permit un control mai bun al fluxurilor de plasmă, aducând astfel reactoarele termonucleare mai aproape de limitele lor teoretice de eficiență;
4. progresele din zona anterioară permit plasmei să fie menținută într-o stare stabilă mai mult timp, ceea ce crește eficiența reactorului datorită faptului că nu trebuie să reîncălzim plasma atât de des.

În ciuda tuturor dificultăților și problemelor care stau pe calea unei reacții termonucleare controlate, această poveste se apropie deja de final. În sectorul energetic, este obișnuit să se utilizeze indicatorul EROEI - rentabilitatea energetică a investiției energetice (raportul dintre energia consumată în producția de combustibil și cantitatea de energie pe care o primim de la acesta în cele din urmă) pentru a calcula eficiența combustibilului. Și în timp ce EROEI de cărbune continuă să crească, acest indicator pentru petrol și gaze a atins apogeul la jumătatea secolului trecut și este acum în continuă scădere datorită faptului că noile depozite ale acestor combustibili sunt situate în locuri din ce în ce mai inaccesibile și la adâncimi tot mai mari:

În același timp, de asemenea, nu putem crește producția de cărbune din motivul că obținerea de energie din acesta este un proces foarte murdar și, literalmente, ia viața oamenilor chiar acum din diferite boli pulmonare. Într-un fel sau altul, suntem acum la un pas de declin al erei combustibililor fosili - și aceasta nu este intriga ecologiștilor, ci calcule economice banale atunci când privim în viitor. În același timp, EROI-ul reactoarelor termonucleare experimentale, care a apărut și la mijlocul secolului trecut, a crescut constant și în 2007 a atins o barieră psihologică pe unitate - adică anul acesta, pentru prima dată, omenirea a reușit să obțină mai multă energie printr-o reacție termonucleară decât să cheltuiască pentru punerea sa în aplicare. Și, în ciuda faptului că implementarea reactorului, experimentele cu acesta și producerea primei demonstrații a centralei termonucleare DEMO pe baza experienței acumulate în timpul implementării ITER va dura mult timp. Nu mai există nicio îndoială că viitorul nostru stă în spatele acestor reactoare.