Energía termonuclear: estado y perspectivas

El artículo discute las razones por las cuales, hasta ahora, la fusión termonuclear controlada no ha encontrado aplicación industrial.

Cuando en los años cincuenta del siglo pasado, poderosas explosiones sacudieron la Tierra bombas de fusiónparecía antes del uso pacífico energía de fusión nuclear Queda muy poco: una o dos décadas. Había razones para tal optimismo: solo pasaron 10 años desde el momento en que se usó la bomba atómica hasta la creación del reactor que generaba electricidad.

Pero la tarea de frenar fusión resultó ser inusualmente complejo. Las décadas pasaron una tras otra, y nunca se obtuvo acceso a reservas de energía ilimitadas. Durante este tiempo, la humanidad, al quemar recursos fósiles, contaminó la atmósfera con emisiones y la sobrecalentó con gases de efecto invernadero. Los desastres en Chernobyl y Fukushima-1 desacreditaron la energía nuclear.

¿Qué nos impidió dominar un proceso de fusión tan prometedor y seguro, que podría eliminar para siempre el problema de proporcionar energía a la humanidad?

Inicialmente, estaba claro que para que la reacción tuviera lugar, era necesario unir los núcleos de hidrógeno con tanta fuerza que las fuerzas nucleares pudieran formar el núcleo de un nuevo elemento: el helio con la liberación de una cantidad significativa de energía. Pero los núcleos de hidrógeno son repelidos entre sí por fuerzas eléctricas. Una evaluación de las temperaturas y presiones a las que comienza la reacción termonuclear controlada mostró que ningún material puede resistir tales temperaturas.

Por las mismas razones, se rechazó el deuterio puro, el isótopo del hidrógeno. Después de haber gastado miles de millones de dólares y décadas de tiempo, los científicos finalmente pudieron encender la llama termonuclear por un tiempo muy corto. Queda por aprender cómo mantener el plasma de fusión durante mucho tiempo. Era necesario pasar del modelado por computadora a la construcción de un reactor real.

En esta etapa, quedó claro que los esfuerzos y recursos de un estado separado no serían suficientes para la construcción y operación de plantas piloto y piloto. En el marco de la cooperación internacional, se decidió implementar un proyecto de un reactor termonuclear experimental por valor de más de $ 14 mil millones.

Pero en 1996, Estados Unidos cesó su participación y, en consecuencia, la financiación del proyecto. Durante algún tiempo, la implementación fue a expensas de Canadá, Japón y Europa, pero nunca llegó a la construcción del reactor.

El segundo proyecto, también internacional, se está implementando en Francia. El confinamiento de plasma a largo plazo se produce debido a una forma especial del campo magnético, en forma de botella. La base de este método fue establecida por los físicos soviéticos. Primero instalación del tipo "Tokamak" debería dar más energía a la salida de la que se gasta en encender y retener el plasma.

Para 2012, la instalación del reactor debería haberse completado, pero no hay información sobre la operación exitosa. Quizás la agitación económica de los últimos años ha hecho ajustes a los planes de los científicos.

Dificultades para lograr la fusión controlada generó mucha especulación e informes falsos sobre el llamado Reacción de fusión termonuclear "fría". A pesar del hecho de que todavía no se han encontrado capacidades físicas o leyes, muchos investigadores afirman su existencia. Después de todo, lo que está en juego es demasiado alto: desde los premios Nobel para los científicos hasta el dominio geopolítico del estado, que ha dominado dicha tecnología y ha obtenido acceso a la abundancia de energía.

Pero cada mensaje es exagerado o francamente falso. Los científicos serios se relacionan con la existencia de una reacción similar con escepticismo.

Las posibilidades reales de dominar la síntesis y el comienzo de la operación industrial de los reactores termonucleares se remontan a mediados del siglo XXI. En este momento, será posible seleccionar los materiales necesarios y determinar su funcionamiento seguro. Como dichos reactores funcionarán con plasma de muy baja densidad, seguridad de energía de fusión será mucho más alto que las plantas nucleares.

Cualquier violación en la zona de reacción "apagará" inmediatamente la llama termonuclear. Pero no deben descuidarse las medidas de seguridad: la capacidad de la unidad de los reactores será tan grande que incluso un accidente en los circuitos de extracción de calor puede provocar víctimas y contaminación ambiental. Lo único que queda es pequeño: espere 30-40 años y vea la era de la abundancia de energía. Si sobrevivimos, por supuesto.

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El principio del motor de combustión interna: la descomposición del agua en hidrógeno-oxígeno, la salida es el hidrógeno como portador de energía universal.