Năng lượng nhiệt hạch: nhà nước và triển vọng

Bài báo thảo luận về lý do tại sao, cho đến nay, phản ứng tổng hợp hạt nhân nhiệt có kiểm soát vẫn chưa tìm thấy ứng dụng công nghiệp.

Khi vào những năm 50 của thế kỷ trước, những vụ nổ mạnh làm rung chuyển Trái đất bom nhiệt hạchcó vẻ như trước khi sử dụng hòa bình năng lượng nhiệt hạch hạt nhân còn lại rất ít: một hoặc hai thập kỷ. Có nhiều lý do cho sự lạc quan như vậy: chỉ 10 năm trôi qua kể từ thời điểm bom nguyên tử được sử dụng cho đến khi tạo ra lò phản ứng tạo ra điện.

Nhưng nhiệm vụ kiềm chế hợp nhất hóa ra là phức tạp khác thường. Nhiều thập kỷ trôi qua, và không thể có được nguồn dự trữ năng lượng vô hạn. Trong thời gian này, loài người, đốt tài nguyên hóa thạch, làm ô nhiễm bầu khí quyển và làm nó quá nóng với khí nhà kính. Các thảm họa ở Chernobyl và Fukushima-1 làm mất uy tín năng lượng hạt nhân.

Điều gì ngăn cản chúng ta làm chủ một quá trình hợp nhất đầy hứa hẹn và an toàn như vậy, có thể loại bỏ mãi mãi vấn đề cung cấp năng lượng cho nhân loại?

Ban đầu, rõ ràng là để phản ứng xảy ra, cần phải tập hợp các hạt nhân hydro chặt chẽ đến mức các lực hạt nhân có thể tạo thành hạt nhân của một nguyên tố mới - helium với sự giải phóng một lượng năng lượng đáng kể. Nhưng các hạt nhân hydro bị đẩy lùi khỏi nhau bằng lực điện. Một đánh giá về nhiệt độ và áp suất mà tại đó phản ứng nhiệt hạch được kiểm soát bắt đầu cho thấy rằng không có vật liệu nào có thể chống lại nhiệt độ như vậy.

Vì những lý do tương tự, deuterium tinh khiết, đồng vị của hydro, đã bị từ chối. Đã chi hàng tỷ đô la và nhiều thập kỷ thời gian, các nhà khoa học cuối cùng đã có thể đốt cháy ngọn lửa nhiệt hạch trong một thời gian rất ngắn. Vẫn còn phải học cách giữ plasma nhiệt hạch trong một thời gian dài. Nó là cần thiết để chuyển từ mô hình máy tính sang xây dựng một lò phản ứng thực sự.

Ở giai đoạn này, rõ ràng là những nỗ lực và nguồn lực của một quốc gia riêng biệt sẽ không đủ cho việc xây dựng và vận hành các nhà máy thí điểm và thí điểm. Trong khuôn khổ hợp tác quốc tế, người ta đã quyết định thực hiện dự án lò phản ứng nhiệt hạch thử nghiệm trị giá hơn 14 tỷ USD.

Nhưng vào năm 1996, Hoa Kỳ đã ngừng tham gia và theo đó, tài trợ cho dự án. Trong một thời gian, việc thực hiện đã gây thiệt hại cho Canada, Nhật Bản và châu Âu, nhưng nó không bao giờ đến việc xây dựng lò phản ứng.

Dự án thứ hai, cũng là quốc tế, đang được thực hiện tại Pháp. Duy trì huyết tương trong thời gian dài xảy ra do một dạng đặc biệt của từ trường - dưới dạng chai. Cơ sở của phương pháp này được đặt ra bởi các nhà vật lý Liên Xô. Đầu tiên cài đặt loại "Tokamak" nên cung cấp nhiều năng lượng hơn cho đầu ra hơn là dành cho việc đốt và giữ plasma.

Đến năm 2012, việc lắp đặt lò phản ứng đã được hoàn thành, nhưng không có thông tin nào về hoạt động thành công. Có lẽ những biến động kinh tế trong những năm gần đây đã điều chỉnh kế hoạch của các nhà khoa học.

Khó khăn trong việc đạt được phản ứng tổng hợp có kiểm soát sinh ra rất nhiều suy đoán và báo cáo sai về cái gọi là Phản ứng nhiệt hạch "lạnh". Mặc dù thực tế là chưa có khả năng vật lý hoặc luật nào được tìm thấy, nhiều nhà nghiên cứu khẳng định sự tồn tại của nó. Xét cho cùng, các cổ phần quá cao: từ giải thưởng Nobel cho các nhà khoa học đến sự thống trị địa chính trị của nhà nước, nơi đã làm chủ công nghệ như vậy và có được quyền truy cập vào nguồn năng lượng dồi dào.

Nhưng mỗi tin nhắn như vậy là phóng đại hoặc thẳng thắn sai. Các nhà khoa học nghiêm túc liên quan đến sự tồn tại của một phản ứng tương tự với sự hoài nghi.

Các khả năng thực sự của việc làm chủ quá trình tổng hợp và bắt đầu vận hành công nghiệp các lò phản ứng nhiệt hạch được đẩy lùi vào giữa thế kỷ 21. Đến lúc này, sẽ có thể chọn các vật liệu cần thiết và thực hiện hoạt động an toàn của nó. Vì các lò phản ứng như vậy sẽ hoạt động với plasma mật độ rất thấp an toàn điện nhiệt hạch sẽ cao hơn nhiều so với các nhà máy hạt nhân.

Bất kỳ hành vi vi phạm nào trong khu vực phản ứng sẽ ngay lập tức dập tắt ngọn lửa nhiệt hạch. Nhưng các biện pháp an toàn không nên bỏ qua: công suất đơn vị của các lò phản ứng sẽ lớn đến mức một tai nạn ngay cả trong các mạch trích nhiệt có thể dẫn đến cả nạn nhân và ô nhiễm môi trường. Điều duy nhất còn lại là nhỏ: chờ 30-40 năm và xem thời đại dồi dào năng lượng. Nếu chúng ta tồn tại, tất nhiên.

Comments

[#1]

Nguyên lý của động cơ đốt trong: sự phân hủy nước thành hydro-oxy, đầu ra là hydro như một chất mang năng lượng phổ quát.