В Китае на несколько часов запустили реактор термоядерного синтеза, или так называемую установку токамак.
Разжечь Солнце на Земле. Россия первой запустит полноценный термоядерный реактор
Ядерный синтез — естественная реакция в звездах, но его крайне сложно воспроизвести на Земле. Исследователи все еще сталкиваются с рядом технических проблем, чтобы собрать воедино условия, необходимые для контролируемого и экономически эффективного ядерного синтеза. Плотность плазмы — одно из важнейших условий для воспроизведения реакции. Чем плотнее материал, тем большее количество горючих частиц он содержит, что повышает вероятность термоядерного синтеза. В ядерных реакторах типа токамак эта плотность ограничена.
Однако в ходе недавнего эксперимента ученым из General Atomics компании, специализирующейся на ядерной физике удалось увеличить плотность плазмы, как никогда ранее, без ущерба для ее удержания. Подробности были опубликованы в журнале.
Для нас это неизведанная земля.
У нас ни малейшего представления, что мы получим. Я объясню на одном примере. Вот у вас есть атом кислорода, в нем восемь электронов крутятся вокруг ядра.
Если вы убираете один электрон, остаётся семь. Высокая энергия — это только один электрон. Вы убрали один электрон, и больше нет энергии электрона, есть только энергия ядра.
Водород без одного электрона это уже не водород. Но кислород без одного электрона все еще остается кислородом. Промежуточное состояние высокой энергии имеет абсолютно другое поведение — вот что мы обнаружили.
Люди еще не могут осознать этого. Цитатат из видео «Реактор холодного синтеза» на YouTube Реактор холодного синтеза Андрес Ковач, изобретатель, основатель компании BroadBit Словакия : В этом проекте я ответственный за экспериментальную работу и теоретические разработки, и я возглавляю отдел, который будет разрабатывать теорию. Мы собираем все экспериментальные данные и проверяем, какие теории могут лучше всего объяснить то, что происходит.
Это нам нужно для того, чтобы выработать рациональный подход к созданию реакторов. Что касается экспериментов, то мы проводим их уже более трех лет и получили интересные результаты, которые позволили нам продвинуться на следующий уровень. В нашей компании мы делаем несколько видов работ.
Это не имеет отношения к коммерции. Это имеет отношение к научному любопытству — мы хотим понять, как всё это работает, и открыть новые виды ядерной энергии. С точки зрения практики мы бы хотели иметь чистую и эффективную технологию.
И на сегодняшней день существует ярко выраженная потребность в такой энергии. Поэтому мы бы хотели внести свой вклад. Если подходить к тому, что мы делаем, с точки зрения философии, то, я бы отметил следующее: в течение более 30 последних лет проводились эксперименты, которые подтвердили существующие теории.
Это означает, что уже есть нечто, что дает понимание о фундаментальных силах химических элементов и частиц. Это даёт нам возможность лучше понять, как функционирует природа. Знание имеет неоспоримое преимущество в том, что оно может объяснить, по каким законам живёт мир вокруг нас, каковы эти физические законы природы.
А мудрость — это умение наилучшим образом использовать знания и научные открытия для рационального использования ресурсов. Мудрость нужна для того, чтобы выбрать, по какому пути идти дальше. Самая главная преграда, которую мы не можем преодолеть в наших научных изысканиях, — это условия, которые включают в себя допущение ошибок, появляющихся в процессе исследования.
Пока я занимался своей теоретической работой, я потратил много времени на исправление ошибок. Но в нашей повседневной жизни мы учимся на ошибках. Бытовало такое мнение, что на протяжении научной карьеры непозволительны никакие ошибки, и обсуждение научных ошибок вызывало огромное сопротивление у людей.
Так что если ошибки случаются и никому не позволено говорить о них, то возникает всё больше и больше проблем. Поэтому мы должны открыто говорить о том, что есть правда, а что не правда, и не бояться исправлять ошибки. Я никогда не работал в Академии, я всегда делал свою карьеру в бизнесе и параллельно интересовался наукой.
Углубиться в научные разработки я смог благодаря моим сотрудникам, которые сделали важные открытия в физике, и они подтолкнули меня к тому, чем мы занимаемся сейчас, включая мои теоретические разработки. Физика состоит из конкретных вещей, которые мы можем доказать.
Сложные системы магнитного удержания требуют огромных сверхпроводящих магнитных катушек. И не стоит забывать о радиации. Несмотря на некоторые стереотипы о безвредности термоядерных реакторов, бомбардировку их окружения нейтронами, образующимися во время синтеза, не отменить. Эта бомбардировка приводит к радиации. А потому обслуживание реактора необходимо проводить удаленно. Забегая вперед, скажем, что после запуска непосредственным обслуживанием токамака ITER будут заниматься роботы. К тому же радиоактивный тритий может быть опасен при попадании в организм.
Правда, достаточно будет позаботиться о его правильном хранении и создать барьеры безопасности на всех возможных путях его распространения в случае аварии. К тому же период полураспада трития — 12 лет. Когда необходимый минимальный фундамент теории заложен, можно перейти и к герою статьи. До этого холодная война достигла своего пика: сверхдержавы бойкотировали Олимпиады, наращивали ядерный потенциал и на какие-либо переговоры идти не собирались. Этот саммит двух стран на нейтральной территории примечателен и другим важным обстоятельством. Спустя год между американскими, советскими, европейскими и японскими учеными было достигнуто соглашение по проекту, началась проработка концептуального дизайна крупного термоядерного комплекса ITER. Проработка инженерных деталей затянулась, США то выходили, то возвращались в проект, к нему со временем присоединились Китай, Южная Корея и Индия. Участники разделяли обязанности по финансированию и непосредственным работам, а в 2010 году наконец стартовала подготовка котлована под фундамент будущего комплекса. Его решили строить на юге Франции возле города Экс-ан-Прованс.
Так что же такое ITER? Это огромный научный эксперимент и амбициозный энергетический проект по строительству самого большого токамака в мире. Сооружение должно доказать возможность коммерческого использования термоядерного реактора, а также решить возникающие физические и технологические проблемы на этом пути. Из чего состоит реактор ITER? Токамак — это тороидальная вакуумная камера с магнитными катушками и криостатом массой в 23 тыс. Как уже понятно из определения, у нас есть камера. Глубокая вакуумная камера. В случае с ITER это будет 850 кубометров свободного объема камеры, в котором на старте будет всего 0,1 грамма смеси дейтерия и трития. Вакуумная камера, где и обитает плазма.
Инжектор нейтрального луча и радиочастотный нагрев плазмы до 150 млн градусов. Сверхпроводящие магниты, которые обуздают плазму. Бланкеты, защищающие камеру и магниты от бомбардировки нейтронами и нагрева. Дивертор, который отводит тепло и продукты термоядерной реакции. Инструменты диагностики для изучения физики плазмы. Включают манометры и нейтронные камеры. Криостат — огромный термос с глубоким вакуумом, который защищает от нагрева магниты и вакуумную камеру А вот так выглядит «маленькая» вакуумная камера с моделями работников внутри.
Этот принцип создания и поддержания управляемой термоядерной реакции поэтому и называется лазерный термояд; или — инерциальный. Термояд по капле «Это историческое достижение для исследователей и сотрудников NIF, которые посвятили свои карьеры тому, чтобы увидеть, как термоядерный синтез становится реальностью, и это достижение, несомненно, повлечет за собой новые открытия», — заявила министр энергетики США Дженнифер Грэнхолм. Рекордный эксперимент обошелся американскому налогоплательщику в 3,5 млрд долл. Почему так дорого? Сердце реактора NIF — 192 мощных лазера, которые одновременно направляются на миллиметровую сферическую мишень около 150 микрограммов термоядерного топлива — смесь дейтерия и трития; возможно, в дальнейшем радиоактивный тритий можно будет заменить легким изотопом гелия-3, которого так много на Луне. Температура мишени достигает в результате 100 млн градусов, при этом давление внутри шарика в 100 млрд раз превышает давление земной атмосферы. То есть условия в центре мишени сравнимы с условиями внутри Солнца. Энергия самого лазерного луча при этом составляет около 1 МДж. Представьте теперь цепочку падающих в лазерное перекрестье шариков с компонентами термоядерного топлива фактически миниатюрных водородных микробомбочек. И, соответственно, непрерывную цепочку микровзрывов… Даже сложно вообразить, как физикам удалось достичь синхронности работы этих лазеров и идеально равномерного обжатия мишени! Совершенно справедливо администратор Нaциoнaльнoй администрации по ядерной безопасности NNSA Джилл Хруби назвала проведенный эксперимент «чудом инженерной мысли». Но вот придумали такую схему… в СССР. Идея инерциального термоядерного синтеза была сформулирована в 1962 году академиком Николаем Геннадьевичем Басовым и тогда еще не академиком Олегом Николаевичем Крохиным. Басов выступал на сессии Академии наук СССР и определил лазерный термояд как одно из направлений управляемого термоядерного синтеза. Он даже оценил, какая мощность лазера должна быть, чтобы зажечь термоядерную реакцию в этих условиях. Как раз 13 декабря, за день до 100-летнего юбилея Николая Басова, на заседании Президиума Российской академии наук, посвященном этой дате, академик, заместитель директора Российского федерального ядерного центра «ВНИИЭФ» по лазерно-физическому направлению Сергей Гаранин подчеркнул: «Фактически достигнуто зажигание термоядерного горючего. Эти результаты достигнутые на NIF. Михаил Мишустин 18 мая 2021 года принял участие в церемонии физического пуска установки управляемого термоядерного синтеза токамак Т-15МД в Курчатовском институте. Впрочем, не надо переоценивать его немедленную практическую значимость. От этого результата до электростанций, работающих на реакциях термоядерного синтеза, — дистанция огромного размера». Вот и директор LLNL Ким Будил считает, что еще предстоит преодолеть «значительные препятствия» в отношении технологии термоядерного синтеза, прежде чем ее можно будет использовать в глобальных масштабах — или для начала в любом масштабе, если уж на то пошло. Такой процесс может занять годы или даже еще несколько десятилетий.
Разжечь Солнце на Земле. Россия первой запустит полноценный термоядерный реактор
Общепринятый основан на медленном термоядерном синтезе, в рамках которого физики планируют удерживать горячую плазму с помощью магнитных полей и электрических токов. Успешное осуществление реакций холодного термоядерного синтеза повлечет за собой переворот в энергетике и геополитические изменения в мире, но все притязания на успешную реализацию этих реакций пока представляли собой или ошибки экспериментов, или аферы. Министерство энергетики США (DOE) 13 декабря отметило важную веху в освоении энергии термоядерного синтеза, рассказав о том, как ученые впервые смогли произвести больше энергии, чем необходимо для его запуска. в направлении коммерческого применения холодного синтеза, самые сенсационные новости об этой технологии пришли из Америки. Реакции термоядерного синтеза позволяют получать энергию без радиоактивных отходов и оставления углеродного следа. К маю 2000 г. на тему холодного термоядерного синтеза в открытой научной печати было опубликовано более 2 тыс. работ, из которых примерно 10 % содержали достоверные указания на наличие эффекта ХС. К маю 2000 г. на тему холодного термоядерного синтеза в открытой научной печати было опубликовано более 2 тыс. работ, из которых примерно 10 % содержали достоверные указания на наличие эффекта ХС.
Мегаджоули управляемого термоядерного синтеза
За время меньшее 100 триллионных долей секунды шарик принял на себя 2,05 МДж энергии и выдал поток нейтронов, порождённых синтезом, унесших с собой 3 МДж энергии — в полтора раза больше, чем было потрачено. В результате был преодолён порог «зажигания», как называют его учёные — когда энергия, произведённая синтезом, превысила энергию запустивших реакцию лазеров. О первых успехах учёные отчитались в 2014-м, однако производимая тогда реакцией энергия была крохотной — примерно столько потребляет 60-ваттная лампочка за пять минут. На коммерциализацию и широкое распространение данной технологии могут уйти десятилетия — так сказала Кимберли Будил, директор Ливерморской национальной лаборатории.
Все происходило в небольшом цилиндре с ацетоном, в котором ядра водорода были заменены ядрами дейтерия, имеющими в своем составе по дополнительному нейтрону. Ученые зарегистрировали поток нейтронов, вылетающих из камеры, где находился цилиндр с ацетоном. Это и появление ядер трития в облученном таким образом ацетоне — явные признаки термоядерной реакции.
А в середине нулевых в одном из номеров журнала Physical Review Е оявилось сообщение группы физиков из двух американских институтов Окриджская национальная лаборатория, штат Теннесси, и Ренселлерский политехнический институт в Трое, штат Нью-Йорк о том, что им вторично удалось получить доказательства существования пузырькового термояда. Экспериментаторы «бомбардировали» цилиндр мощными звуковыми волнами и одновременно — высокоэнергичными нейтронами. В результате рождалось скопление воздушных пузырьков диаметром около миллиметра, то есть гораздо более крупных, нежели образуются при воздействии только звуковых волн. Схлопывание пузырьков нагревало дейтерированный ацетон до таких температур, при которых, утверждают физики, уже начинается термоядерная реакция — слияние двух ядер дейтерия в ядро трития с вылетом лишнего нейтрона. Кстати, о температурах. Пузырьковый термояд иногда называют «холодным».
Академик Роберт Нигматулин поясняет: «Вообще-то неправильно называть пузырьковый термояд разновидностью «холодного термоядерного синтеза». В центре пузырька, который испускает нейтроны, температура от 100 до 200 миллионов градусов Кельвина. Процесс длится доли пикосекунды 10—12 с. В общем, получается 500 тысяч нейтронов в секунду. Это много с точки зрения физики явления, но этого мало, чтобы это было термоядерным реактором». Как бы там ни было, по словам Роберта Нигматулина, он продолжает теоретические исследования в этой области и есть идеи, как повысить выход нейтронов в пузырьковом термояде.
Нет денег на проведение экспериментов. Как отмечал польский философ и футуролог Станислав Лем в своем трактате «Сумма технологий» 1964 , «Без сомнения, ученым придется сначала «воспитать» целое поколение руководителей, которые согласятся достаточно глубоко залезть в государственный карман, и притом для достижения целей, столь подозрительно напоминающих традиционную тематику научной фантастики». Пузырьковому термояду в этом смысле не повезло: до него додумались, когда основные государственные бюджеты уже были поделены между токамаками и лазерным термоядом. В любом случае отметим еще раз этапное достижение ученых, полученное на установке NIF. Пусть и локально, но превышение выработанной энергии над затраченной продемонстрировано экспериментально. Но вообще-то результат американских физиков нетривиален не только в отношении физики.
В последние годы общество уже привычно принимает за данность, что современная Большая Наука — это дело больших международных проектов и коллабораций Megascience, Меганаука.
В отдельных участках образуется потенциальные ямы, в которых на короткое время снимается кулоновский барьер, препятствующий слиянию ядра атома и протона. В таком состоянии становиться возможной трансмутация. Самое перспективное направление этой технологии — производство сверхредких и сверхдорогих тяжелых изотопов и ускоренная биологическая дезактивация опасных радиоактивных загрязнений. Так в опытах Высоцкого с цезием 137 в Чернобыле период его полураспада до стабильного изотопа бария 138 удалось снизить, внимание, с 30 лет до 310 дней, то есть более, чем в 23 раз. Результаты абсолютно достоверные и опубликованы в научном журнале «Энерсофтнукэнерджи». Сегодня проектом живо интересуются в Индии и Японии, где на складах Фокусимы скопилось более миллиона тонн радиоактивной воды, но перспективы его признания лабораториями и корпорациями, синтезирующими редкие изотопы на миллиарды долларов традиционным путем, выглядят не слишком радужно.
Холодный ядерный синтез 23 марта 1989 года ученые из университета Юты Флешмен и Полц объявили о получении аномально высокого тепла в ходе ядерной реакции, проводимой без использования сверхвысоких температур и энергии. Но опыта были признаны невоспроизводимыми. Между тем еще в 1957 технология без уранового ядерного синтеза гелия из дейтерия на тяжелой воде при температуре 1010 градусов Цельсия была предложена Иваном Филимоненко.
Термоядерная энергия может стать альтернативой как обычным атомным электростанциям, работающим наоборот за счёт расщепления атомов, так и углеводородному топливу и избавить людей от вредных выбросов в атмосферу. Грэнхольм Jennifer M. Её также поддержал директор LLNL доктор Ким Будил Kim Budil : «Термоядерное воспламенение в лаборатории — одна из самых значительных научных задач, когда-либо решаемых человечеством, и ее достижение — это триумф науки, техники и, прежде всего, людей». Вечерний 3DNews Каждый будний вечер мы рассылаем сводку новостей без белиберды и рекламы. Две минуты на чтение — и вы в курсе главных событий. Материалы по теме.
Разжечь Солнце на Земле. Россия первой запустит полноценный термоядерный реактор
| FT: американцы добились прироста чистой энергии в термоядерном синтезе и совершили прорыв | Холодный термоядерный синтез новости. Автор admin На чтение 6 мин Просмотров 4645 Опубликовано 27.04.2024. На проходящем в эти дни в Солт-Лейк-Сити съезде Американского химического общества будет представлено около тридцати работ, так или иначе связанных с. |
| О холодном синтезе... афёра, но для чего? | Термоядерный синтез – очень сложная и очень дорогая технология. объяснения поддерживали в новостях то, что называлось "холодным термоядерным синтезом" или "путаницей термоядерного синтеза".[32. |
| Холодный ядерный синтез: истории из жизни, советы, новости, юмор и картинки — Все посты | Пикабу | Главная» Новости» Холодный термоядерный синтез новости. |
| Компактные термоядерные реакторы: прорыв или просчёт? | Термоядерный синтез – очень сложная и очень дорогая технология. объяснения поддерживали в новостях то, что называлось "холодным термоядерным синтезом" или "путаницей термоядерного синтеза".[32. |
| Холодный ядерный синтез перестал быть лженаукой в ЕС | Представлены новые данные в пользу реальности холодного термоядерного синтеза – следы возникновения высокоэнергичных нейтронов при электролизе тяжёлой воды. |
Комментарии
- Учёным удалось получить полезную энергию в термоядерной реакции / Хабр
- Российский ученый раскрыл секреты искусственного солнца, которое зажгли в Китае
- Холодный термоядерный синтез в обыкновенной кружке | АльтерСинтез
- Что еще почитать
- Холодный ядерный синтез. L E N R
Холодный синтез: желаемое или действительное?
Развивая эту технологию, мы оставим своим потомкам более чистую планету, без залежей ядерных отходов. Мы будем использовать термоядерный реактор как мощный источник нейтронов для получения ядерного топлива. При этом параметры плазмы в таком термоядерном источнике нейтронов могут быть существенно ниже, чем в чисто термоядерном энергетическом реакторе, а размеры — существенно меньше, чем у того же ИТЕРа. Следовательно, такой реактор-источник будет значительно дешевле. Но самое главное: реализация гибридной концепции позволит существенно сократить время, требующееся для внедрения уже наработанных термоядерных технологий в коммерческий оборот. Существует еще и открытый тип реактора — зеркальные ловушки, или, образно говоря, «магнитные бутылки», имеющие на концах магнитные «пробки» или магнитные «зеркала». На концах такого реактора, возле «пробок», магнитное поле сильное, в центре — слабее. Частицы плазмы привязаны к силовым линиям магнитного поля и движутся от одной «пробки» к другой, каждый раз отражаясь от них. Конструкция такого реактора получается более простой, а значит, дешевой и легкой в сборке.
Такая зеркальная ловушка, модель будущего реактора открытого типа, есть в новосибирском Институте ядерной физики им. Она считается лучшей установкой такого типа в мире: среди них ей принадлежит рекорд по температуре -10 миллионов градусов. Но на этом новосибирцы останавливаться не намерены. В планах — скрестить открытую ловушку с ядерным реактором, сделать технологию гибридной о подобной технологии мы писали выше. Еще одна очень интересная технология. Этот проект, который, если все пойдет по плану, может значительно улучшить имидж атомной энергетики, который несколько пострадал после аварии на Фукусиме. Никаких нейтронов, загрязняющих окружающую среду, при этом нет — только чистая энергия. Правда, протон и бор идут на сближение еще труднее, чем дейтерий с тритием, а потому платой за явные преимущества их «союза» является гораздо более высокая температура зажигания реакции — миллиард градусов Цельсия.
Это горячее, чем на Солнце! Оно разве не вредное? При строительстве энергетической станции на основе этой технологии вокруг реактора будет построена железобетонная защита, которая обеспечит полную безопасность. Только в центре токи, текущие в плазме, такие мощные, что способны поменять знак магнитного поля реактора. При этом образуется сгусток плазмы, в котором силовые линии магнитного поля замкнуты, и в таком реакторе плазма очень хорошо удерживается. Кроме того, атомы пучка захватываются в плазме и создают те самые токи, в магнитном поле которых она удерживается. Этот инжектор создает направленный поток нейтральных атомов водорода со скоростью более 10 тысяч километров в секунду и с мощностью до 10 мВт в одном пучке. Именно такие инжекторы мы разрабатываем для проекта Tri Alfa Energy.
Такой реактор будет снабжать энергией сам себя, выделяя ее при этом значительно больше. Какой из описанных реакторов в будущем сыграет основную роль в жизни человечества, покажут ближайшие 10—15 лет.
Выглядит внушительно, но, как и всегда в сложных темах, следует вникать в детали. Что скрывается за буквами ICCF-22? И почему те, кто пишут о Мизуно, не расшифровали это сокращение сами? То есть перед нами тема, которую активно обсуждают уже 30 лет — вот только в основном за пределами научных кругов. Это может показаться необычным, потому что физически «холодный» термоядерный синтез возможен — более того, это установленный научный факт. Но обо всем по порядку.
Сперва — о том, что якобы получилось у Тадахико Мизуно. Никель, палладий, даровая энергия? Автор утверждает, что установил у себя дома трубообразный реактор с никелевой сеткой, покрытой палладием. При подключении к сетке тока должно было выделяться тепло. Это и произошло, вот только калориметр показал, что этого тепла якобы было выделено порядка 500 ватт при вдвое меньшей подаче энергии. Более того, при подаче на «реактор» 50 ватт выделяемая в виде тепла энергия, по утверждению Мизуно, была эквивалентна 300 ватт. Основной предполагаемый механизм якобы наблюдавшегося процесса — превращение более легких изотопов водорода в тяжелые, с выделением тепловой энергии. В общепринятой физике слияние ядер атомов в нормальных условиях невозможно: кулоновское отталкивание не даст им сблизиться на достаточно малое расстояние.
Чтобы преодолеть его, нужны температуры и давления, которые делают термоядерную энергетику непрактичной. В рамках концепции холодного термоядерного синтеза возможны условия, когда ядра атомов сливаются, несмотря на кулоновское отталкивание. Вообще-то сходные процесс известны и в «нормальной» физике. Если заменить в изотопах водорода электрон на мюон отрицательно заряженная частица, примерно в двести раз тяжелее электрона , то из-за большей массы мюона возможно сближение ядер атомов такого «модифицированного» водорода на расстояния, при которых они сливаются.
Однако, чтобы термоядерный синтез, подобный звездному, успешно протекал, необходимы колоссальные температуры и давление. На Земле создать такое уже давно возможно, однако для этого долгое время требовалось больше энергии, чем получалось на выходе. Иоффе, академик, председатель Комиссии по борьбе со лженаукой при Президиуме РАН «В конце 2022 года мировой научной сенсацией стало сообщение о достижении существенного успеха в попытках реализации лазерного термоядерного синтеза — Ливерморская лаборатория США заявила о достижении существенного превышения выделившейся энергии ядерного синтеза над поглощённой энергией световых лазерных импульсов, используемых для обжатия мишени.
Разумеется, до рентабельной термоядерной энергетики остается неопределенно долгий путь, поскольку поглощенная энергия имеет порядок одного процента от полной энергии света лазеров, не говоря о низком КПД самих лазеров. К этому нужно добавить безмерную стоимость оборудования и затраты на его содержание». Семихатов Алексей Михайлович доктор физико-математических наук, заведующий лабораторией, Физический институт им.
Эти аппараты обеспечивают защиту сверхпроводниковых катушек магнитной системы в случае перехода сверхпроводника в резистивное близкое к критическому состояние и являются важными компонентами защиты. Четыре уже доставлены на стройплощадку. Проблемы и решения На самой масштабной инновационной стройке мира не обходится без проблем. Продолжительность ремонта термоэкранов оценивается примерно в два года». Еще одна проблема возникла при сварке секторов вакуумной камеры. При проектировании ИТЭРа первую стенку решили делать из бериллия.
Сейчас российское термоядерное сообщество анализирует, насколько оправданна замена материала.
Проект Google не смог обнаружить холодный ядерный синтез
Helion Energy планирует подключить реактор мощностью минимум 50 МВт — это немного, но речь здесь идет, скорее, о самом факте первого в истории коммерческого контракта на получение энергии посредством термоядерного синтеза. Успешное осуществление реакций холодного термоядерного синтеза повлечет за собой переворот в энергетике и геополитические изменения в мире, но все притязания на успешную реализацию этих реакций пока представляли собой или ошибки экспериментов, или аферы. Проблемы термояда обсудили на 50‑й Международной конференции по физике плазмы и управляемому термоядерному синтезу в Звенигороде 20–24 марта. Лабораторный реактор холодного термоядерного синтеза. С создания компактной термоядерной бомбы в 1953 г. и до 90-х СССР был лидером в этой гонке, а США выступали в роли догоняющего. Новости о горячем синтезе теперь разрешено публиковать, потому что идет коммерциализация холодного синтеза.
Ядерный синтез: недавний эксперимент преодолевает два основных препятствия для работы
Низкая температура — это примерно комнатная. Слово «предполагаемая» здесь очень важно, потому что сегодня нет ни одной теории и ни одного эксперимента, которые указывали бы на возможность такой реакции. Но если нет ни теорий, ни убедительных экспериментов, то почему же эта тема довольно популярна? Чтобы ответить на этот вопрос, нужно понимать проблемы ядерного синтеза вообще. Ядерный синтез часто говорят «термоядерный синтез» — это реакция, в которой легкие ядра при столкновении объединяются в одно тяжелое ядро. Например, ядра тяжелого водорода дейтерия и трития превращаются в ядро гелия и один нейтрон. При этом выделяется огромное количество энергии в виде тепла. Энергии выделяется настолько много, что 100 тонн тяжелого водорода хватило бы, чтобы обеспечить энергией все человечество на целый год не только электричеством, но и теплом. Именно такие реакции происходят внутри звезд, благодаря чему звезды и живут. Много энергии это хорошо, но есть проблема.
Вырывающиеся из плазмы свободные нейтроны попадают в эти бланкеты и тормозятся водой. Из-за чего она нагревается. Сами бланкеты защищают всю остальную махину от теплового, рентгеновского и уже упомянутого нейтронного излучения плазмы. Такая система необходима для того, чтобы продлить срок работы реактора. Каждый бланкет весит порядка 4,5 тонны, их будет менять роботизированная рука примерно раз в 5—10 лет, так как этот первый ряд обороны будет подвержен испарению и нейтронному излучению. Но это далеко не все. К камере присоединяется внутрикамерное оборудование, термопары, акселерометры, уже упомянутые 440 блоков бланкетной системы, системы охлаждения, экранирующий блок, дивертор, магнитная система из 48 элементов, высокочастотные нагреватели плазмы, инжектор нейтральных атомов и т. И все это находится внутри огромного криостата высотой 30 метров, имеющего такой же диаметр и объем 16 тыс. Криостат гарантирует глубокий вакуум и ультрахолодную температуру для камеры токамака и сверхпроводящих магнитов, которые охлаждаются жидким гелием до температуры —269 градусов по Цельсию. Одна третья часть основания криостата. Всего этот «термос» будет состоять из 54 элементов А так выглядит криостат на рендере. Его производство поручено Индии. Внутри «термоса» соберут реактор Криостат уже собирают. Тут, например, вы можете видеть окошко, через которое в реактор будут забрасывать частицы для нагрева плазмы Производство всего этого оборудования разделено между странами-участницами. Например, над частью бланкетов работают в России, над корпусом криостата — в Индии, над сегментами вакуумной камеры — в Европе и Корее. Но это отнюдь не быстрый процесс. К тому же права на ошибку у конструкторов нет. Команда ITER сперва моделирует нагрузки и требования к элементам конструкции, их испытывают на стендах например, под воздействием плазменных пушек, как дивертор , улучшают и дорабатывают, собирают прототипы и опять тестируют перед тем, как выдать финальный элемент. Первый корпус тороидальной катушки. Первый из 18 гигантских магнитов. Одну половину сделали в Японии, другую — в Корее 18 гигантских магнитов D-образной формы, расставленные по кругу так, чтобы образовать непроницаемую магнитную стену. Внутри каждого из них заключены 134 витка сверхпроводящего кабеля Каждая такая катушка весит примерно 310 тонн Но одно дело собрать. И совсем другое — все это обслуживать. Из-за высокого уровня радиации доступ к реактору заказан. Для его обслуживания разработано целое семейство роботизированных систем. Часть будет менять бланкеты и кассеты дивертора весом под 10 тонн , часть — управляться удаленно для устранения аварий, часть — базироваться в карманах вакуумной камеры с HD-камерами и лазерными сканерами для быстрой инспекции. И все это необходимо делать в вакууме, в узком пространстве, с высокой точностью и в четком взаимодействии со всеми системами. Задачка посложнее ремонта МКС. Причем это только часть оборудования самого реактора. Добавьте сюда здание криокомбината, где будут вырабатывать жидкий азот и гелий, здание выпрямителей магнитной системы с трансформаторами, трубопроводы системы охлаждения диаметром по 2 метра , систему сброса тепла с 10 вентиляторными градирнями и многое-многое другое. На все это и идут миллиарды. Токамак ITER станет первым термоядерным реактором, который будет вырабатывать больше энергии, чем необходимо для нагрева самой плазмы.
Однако, при всем при этом, его опыт неоднократно воспроизводился и вот самый простой и успешный аналог: Фиг. Сначала реактор нагревается с помощью внешнего источника энергии, но при достижении определенной температуры реакция ХЯС должна начать производить избыточное тепло. За 90 минут работы реактор произвел сверх потребленной электроэнергии около 3МДж или 0,83 кВт-часа энергии. Это сравнимо с энергией, выделяемой при сгорании 70 г бензина. При этом уровень ионизирующих излучений радиации во время работы реактора не превысил фоновые показатели. Основная польза этого эксперимента состоит в установлении факта, что нет опасной радиации. Можно смело экспериментировать и не заморачиваться счетчиками нейтронов. Реактор представляет собой простейшее устройство: два керамических стаканчика с последовательно включенными нагревателями одинакового омического сопротивления. Стаканчики закупорены пробками из ультратонкого пустотелого кварцевого волокна и помещены между пластинами из этого же материала. Это обшивка шаттла Буран, выдерживает 1650 оС и не пропускает тепло. Для гарантии отсутствия теплопередачи от ячейки к ячейке между пластинами оставлен вентилируемый зазор, вся сборка обернута титановой фольгой. Сначала реактор нагревался с помощью внешнего источника энергии, но при достижении определенной температуры мы брали 1000оС, 1100оС, 1200оС и 1280оС , реакция ХЯС должна начать производить избыточное тепло. Термопары включались, как всегда, встречно. Исходный материал был получен посредством отжига аморфного сплава палладия с цирконием Zr65Pd 35. Контейнер перед началом опыта прогревается и откачивается обезгаживается. После его охлаждения до комнатной температуры начинается медленный напуск водорода Н2 или дейтерия D2 из баллона с давлением порядка 100 атмосфер. При этом контролируется давление в контейнере и температура в двух выделенных точках. В течение первых десятков минут напуска давление внутри контейнера остаётся близким к нулевому за счёт интенсивной абсорбции газа порошком. При этом происходит быстрый разогрев образца, достигающий максимума 60-700С через 15-18 минут, после чего начинается охлаждение образца. Вскоре после этого около 20 минуты начинается монотонный рост давления газа внутри контейнера. При напуске водорода на 15-й минуте достигается максимальная температура 610С, после чего начинается остывание. Авторы утверждают, что наблюдаемые различия воспроизводимы. Такая реакция совершенно невероятна в классическом термояде порядка 10-6 разницы при столкновении «голых» ядер из-за необходимости удовлетворять законам сохранения импульса и момента импульса. Однако в условиях твёрдого тела такая реакция может оказаться доминирующей. Существенно, что при этой реакции не происходит появления быстрых частиц, отсутствие или дефицит которых неизменно рассматривался в качестве решающего аргумента против гипотезы о ядерном синтезе. В случае напуска водорода, начиная с 500-ой минуты, температуры образца и контейнера сравниваются с комнатной. При напуске H2 ни в газе, ни в рабочем веществе не обнаружено ни гелия, ни дейтерия. При напуске D2 и в газе, и в рабочем веществе обнаружен гелий. Особенностью этой реакции служит отсутствие нейтронов и гамма-излучения. Дробить его не потребовалось, он уже молотый. После заполнения ячейки замерялись в течение 500 минут, затем снизившееся давление газа, обусловленное его поглощением металлом, восполнялось до 100 атм. Выдержка в 500 минут связана с тем, что за это время в оригинальном опыте Араты устанавливался стационарный режим. В дальнейшем давление в ячейках контролировалось по встроенным манометрам, через 2 месяца в измерительной ячейке фиксировалось давление 89 атм, в контрольной — 95 атм.
Смею вас заверить, дискуссии будут глубокими, фундаментальными и наше мнение будет учтено». Физпуск состоялся еще 18 мая 2021 года. А вот с энергопуском возникли организационные проблемы. Все это время мощности не использовались. Нам потребовалось почти два года, чтобы решить эту проблему. Мы согласовали с энергокомпанией все условия, и сейчас уже ничто не мешает выйти на работу в сети». Следующим российским термоядерным реактором должен стать токамак с реакторными технологиями, который планируют построить на территории Троицкого института инновационных и термоядерных исследований.
Компактные термоядерные реакторы: прорыв или просчёт?
Термоядерный синтез – очень сложная и очень дорогая технология. объяснения поддерживали в новостях то, что называлось "холодным термоядерным синтезом" или "путаницей термоядерного синтеза".[32. Во время термоядерного синтеза атомные ядра вынуждают сливаться вместе и образовывать более тяжелые атомы. Статья автора «Живой Космос» в Дзене: Холодный синтез — это мечта, над исполнением которой некоторые учёные трудятся уже несколько десятилетий. Министерство энергетики США (DOE) 13 декабря отметило важную веху в освоении энергии термоядерного синтеза, рассказав о том, как ученые впервые смогли произвести больше энергии, чем необходимо для его запуска.
Кто сказал, что холодный синтез возможен?
- Холодный синтез: желаемое или действительное?
- Холодный синтез. Миф или лженаука?
- Что такое холодный термоядерный синтез? Холодный термоядерный синтез: принцип
- Холодный ядерный синтез — научная сенсация или фарс?