Европейската общност по развитие на термоядрената енергия (EFDA) публикува предполагаем план за прехода от първия експериментален термоядрен реактор към пълноценни електростанции. Според оценката на експертите това ще отнеме 30 години – термоядрената енергетика ще стане реалност през 2050 г., пише megavselena.com.
Днес хората вече умеят да възпроизвеждат в земни условия термоядрените реакции, които протичат на Слънцето. Вярно, има два нюанса – реакцията или става по време на взрив на водородна бомба и протича след това напълно неуправляемо, или ако се опитаме да я пуснем в специални инсталации, отделяната енергия се оказва значително по-малка от похарчената.
Запалването на термоядрена реакция така, че тя да оправдае разходите на енергия, без да остави на мястото на лабораторията радиоактивен кратер, се планира за 2020 година – на строящия се сега във Франция международен експериментален реактор ITER. Този научен мегапроект се финансира от редица страни – Европейския съюз, Китай, Япония, Корея, Индия, САЩ и Русия. Много физици напълно сериозно говорят за това, че параметрите на реактора може да направят реалност реакцията с отделяне на енергия в по-голям обем, отколкото се изисква за работата на самата инсталация.
Но това още не е електростанция. Необходимо е физиците да се научат да използват енергията, за което се планира строежът на инсталация с името DEMO – тя ще бъде нещо от рода на първите АЕЦ, които още не са могли да се конкурират с традиционните ТЕЦ-ове и ВЕЦ-ове, които вече отдавали мегавати енергия в мрежата.
На пръв поглед изглежда, че трудностите приключват с това да се омотае корпусът на реактора с тръби, да се пусне в тях вода, да се получи на изхода пара и да се постави турбина. В документа, представен от специалистите на EFDA, е посочена цяла редица подводни камъни. Дадени са и възможните срокове за решаването на проблемите. Ето най-очевидните.
Първи проблем – излъчването
Работещият термоядрен реактор представлява звезда в миниатюра, само че вместо топка в реакторите от дадения тип – токамак, в магнитно поле ще „виси” тор – геврек от нагрята до 150 милиона градуса плазма. Температурата тук не е толкова страшна, тъй като в работната камера плътността на веществото не е голяма, но радиацията е съвсем друга работа. Дори най-добрите стомани в интензивен поток неутрони и гама-кванти менят своята структура, металът губи здравина и в него може да се появят пукнатини. Ако реакторът на електростанцията трябва да се сменя след няколко седмици работа, то термоядрената енергетика ще се окаже икономически безсмислена загуба, а търсенето на рецепти за радиационно устойчиви стомани ще отнеме около 20 години – от началото на работата на ITER до построяването на DEMO през 2040 г.
Разбира се, рецептите за стомана подразбират не просто търсенето на съчетание на метали – „вземете толкова желязо, толкова въглерод, добавете молибден и щипка ванадий”. Тук може да бъдат включени особени условия за топене и обработка на повърхността, които да не се търсят сляпо, а с използването на фундаменталните знания за структурата на сплавите, за техните трансформации, кристален растеж и т.н.
Втори проблем – поведението на плазмата
Най-общо избраната за ITER схема на токамак изглежда просто – плазмата се свива в геврек и се загрява от високочестотен ток, например като в гигантска микровълнова фурна. Но устойчивостта и стабилността на въпросния геврек предизвиква редица въпроси. Предполага се, че ITER ще позволи на изследователите да се научат да управляват плазмата така, че да минимизират загубите. Разбира се, няма да е излишно да се уточни въпросът с безопасността – едно от фундаменталните достойнства на токамака е това, че дори контактът на плазмата със стените няма да доведе до катастрофа – независимо от високата температура плазмата няма да успее моментално да прогори корпуса и да излезе навън, изпепелявайки всичко по своя път. Нейната плътност и като следствие – маса, не са прекалено големи за това.
Трети проблем – изработването на гориво
Като още едно достойнство на токамака се сочи това, че той може сам да си произвежда най-дефицитния компонент гориво – тритий (другият е деутерий, но той се среща в изобилие в обикновената вода). Реакторът ще бъде покрит със специално „одеяло” (blanket) с литий, който при облъчване с неутрони се превръща в тритий. Но това е на теория – на практика никой не е реализирал такава схема, тъй като работещи термоядрени реактори още няма.
Четвърти проблем – безопасността
Независимо че страшни катастрофи от рода на чернобилската е невъзможно да се случат на термоядрени електростанции (няма голямо количество високоактивни и живеещи дълго изотопи), малки, но чести аварии също са способни да поставят кръст на това направление.
Пети проблем – отвеждането на топлината
„Омотаването на реактора с тръби” също не е много просто. Малко ли е, че се изисква специална стомана, та и вариантът с водата може да не е идеален. В някои АЕЦ в тръбите в реактора циркулира течен натрий, но са възможни и варианти за охлаждане не с течност, а с газ. Какви именно вещества ще се използват за отвеждане на топлината, как ще се разположат тръбите – част от отговорите на тези въпроси ще бъдат получени дори не на ITER или DEMO, а на други инсталации. Например на други експериментални установки с по-малък мащаб се проверява възможността на редица алтернативни на традиционните водопроводни схеми.
Първоначално терминът ITER е образуван като абревиатура от International Thermonuclear Experimental Reactor, но сега наименованието на проекта официално се смята за производно на думата iter, което в превод от латински означава „път“. Път към достъпната, екологично чиста и евтина термоядрена енергетика.
Снимка: © ITER Organization
Вижте още интересни статии в megavselena.com
