В прошлых постах мы говорили о том, что в своем развитии человечество достигло своеобразного «стеклянного потолка». Для движения вперед необходима энергия. Много энергии. Но добыча оной имеющимися у нас на сегодняшний день способами неизбежно ведет к губительным климатическим последствиям для всей планеты.
Как же быть? Выход один – осваивать новые способы. Тем более, что они найдены, некоторые даже досконально исследованы. Об этом мы уже говорили здесь. Отдельные способы, более того, испытаны и на практике подтвердили теоретически рассчитанные показатели. Я имею ввиду термоядерный синтез. Во-первых, испытания были проведены путем взрыва термоядерных боеприпасов различной мощности (было это в середине прошлого века и, к счастью, носили единоразовый характер). Во-вторых, в мире построено и эксплуатируется большое количество лабораторных экспериментальных установок с управляемым, в отличие от первого, процессом синтеза (УТС), которые, по задумкам ученых и инженеров, являются прообразом промышленных энергетических установок будущего.
Сразу оговоримся, что приставка «термо-» — чисто техническая и говорит о том, что выход энергии в обсуждаемом нами случае осуществляется в виде высокотемпературной плазмы, тепло которой используется для традиционной тепловой генерации электричества (вода – пар – паровая турбина – электрический генератор — электрический ток). Данный процесс сопровождается высоким выделением вредного мусора – нейтронов, которые являются источником радиоактивного заражения деталей реактора. Есть и другие виды ядерного синтеза, теперь уже без «термо-» — это так называемые безнейтронные, более чистые реакции, продуктом которых является поток заряженных протонов, направляя который через магнитное поле, можно генерировать электрический ток, минуя промежуточную тепловую стадию. Здесь мы будем говорить именно про термоядерный синтез, так как безнейтронный способ достаточно сложен и является совсем уже далекой перспективой.
Как же работает ядерный синтез? В отличие от реакций ядерного распада, в которых ядра радиоактивных элементов делятся с образованием новых, более легких элементов (я рассказывал об этом в прошлый раз), при синтезе, наоборот, из легких химических элементов образуются более тяжелые с выделением большого количества энергии. Такие реакции возможны только с участием самых первых, то есть самых легких элементов таблицы Менделеева – водорода, гелия, лития и их изотопов. О чем это говорит? А это говорит о том, что запасы топлива для энергетики, построенной на использовании ядерного синтеза практически неограниченны – водород, гелий и литий – самые распространенные вещества во Вселенной!
На самом деле, ученые не придумали идею ядерного синтеза, а подсмотрели ее у природы. Солнце и большинство звезд, о которых мы знаем «работают» и генерируют тепло как раз за счет термоядерного синтеза. Наше Солнце – гигантский резервуар, заполненный водородом, который «горит» при очень высоких давлениях и температурах, образуя массу сопутствующих продуктов, основные из которых – гелий, а также поток протонов, нейтрино и гамма-частиц, которые разносят высвободившуюся в процессе реакции энергию по всем закоулкам окружающего космического пространства, включая Землю. Доля нашей планеты от этого «энергетического пирога» составляет около 2 кВт/ч на каждый квадратный метр поверхности в течение светового дня. Не так уж и мало.
Так вот, ученые, а в первых рядах основателей технологий практического использования УТС стоят советские физики Лаврентьев, Сахаров, Тамм, Арцимович и другие, придумали как создать маленькое Солнце, а при желании – и не одно в условиях Земли. Отличие процесса искусственного земного термояда от звездного в том, что для того, чтобы «зажечь» реакцию, космические светила используют гигантскую гравитацию, а земные ученые и инженеры вынуждены использовать для этого высокую температуру, так как создать, даже в условиях современных лабораторий, высокие гравитационные поля мы пока не научились.
Итак, из всех перспективных источников энергии УТС – наиболее проработанный с точки зрения фундаментальной науки. Все проблемы, которые нужно решить для того, чтобы стало возможным использования термояда с пользой для человека – сугубо инженерные. Основная из них – это удержать плазму, температура которой достигает нескольких миллионов градусов, в пределах ограниченного объема подальше от обычного вещества. Ни один материал, которым обладает человек сегодня, не способен выдержать столь высоких температур. Единственный «сосуд», в котором можно «варить термоядерный бульон» — это сконфигурированное особым образом мощное электромагнитное поле.
Но об этом – в следующий раз.
В заключении – традиционный дайджест некоторых событий и публикаций, имевших место за прошедшую неделю:
- Глава ЦБ Эльвира Набиуллина заявила, что продовольственная инфляция в России достигла двузначных значений.
- Поможет ли водород выиграть в топливной эффективности?
- «Слабый пульс» декарбонизации, ускорение инфляции и влияние политики на здоровье.
- Что не так с итогами климатического саммита COP26?
- Куда делся хаос? Распаковка стабильности.
- Как в Сальвадоре майнят биткоины с помощью вулканов.
- Россия стала одним из лидеров по распространенности финтехуслуг.
- Прогнозируемая стоимость унции золота в 2022 году может составить 1,8 тыс. долл.
- Освобождение от труда. ВЭФ описал позитивный сценарий повсеместного внедрения ИИ.
Ну и соцсетевое:
- Молиться, поститься, каяться перед планетой.
- Глобальное потепление и инфляция.
- Миллионы людей живут в условиях теплового стресса на грани выживаемости.
- В будущем реклама появится даже в сновидениях.
- Литий — новая нефть?