Главная / Технології / Штучне сонце і гелій з Місяця — революція в енергетиці

Штучне сонце і гелій з Місяця — революція в енергетиці

 
 

На Сонці це відбувається весь час: атоми з’єднуються, тобто відбувається реакція термоядерного синтезу, в результаті виділяється величезна кількість енергії. Вчені давно мріють про таку енергію, і тут на Землі її можна отримати, створюючи керовані реакції термоядерного синтезу.

Але поки отримати не вдається.

Після закінчення Другої світової війни цього намагаються домогтися вчені всього світу.

За допомогою дослідних реакторів в Росії, США, Англії, Японії та багатьох інших країнах були отримані короткочасні процеси термоядерного синтезу, але скрізь на підтримку цього процесу було використано енергії більше, ніж на отримання самої енергії, пояснює старший науковий співробітник Технічного університету Данії Серен Банг Корсхолм (S?ren Bang Korsholm).

У далекому майбутньому

Датський вчений і його колеги на кафедрі фізики Технічного університету беруть участь у глобальному науковому проекті, який до 2025 року дозволить здійснити ефективний процес термоядерного синтезу — тобто буде виділено енергії більше, ніж витрачено на її отримання. Тим не менше, вважається, що ми ще багато років не зможемо побачити електростанції, які діють на принципах термоядерного синтезу.

«Лише в п’ятдесяті роки нинішнього століття енергію електростанцій термоядерного синтезу можна буде використовувати в електромережах. У всякому разі, такі орієнтири європейської програми термоядерного синтезу»,
— говорить він.

Незважаючи на віддаленість перспектив, багато вчених, як і Серен, серйозно працюють над питаннями енергії термоядерного синтезу. І для цього є серйозні причини. Для електростанції, що працює на принципах термоядерного синтезу, потрібно нескінченно мала кількість ядерного палива, крім того, у них немає викиду СО2 та інших шкідливих речовин.

Дешева зелена енергія

Коли ти ставиш на зарядку свій смартфон, 24% електрики в цьому випадку надходить від теплових станцій, що працюють на вугіллі. Це важке і не особливо сприятливе для навколишнього середовища виробництво енергії.

«Для виробництва одного гігавата електроенергії вугільна електростанція повинна щороку спалювати 2,7 мільйона тонн вугілля. А станції термоядерного синтезу для отримання того ж самого ефекту потрібно всього 250 кілограмів ядерного палива. 25 грам ядерного палива достатні для того, щоб така електростанція забезпечувала енергією одного датчанина протягом всього його життя», —
говорить Серен Банг Корсхолм.

На відміну від вугілля, термоядерний синтез не виділяє CO2, і, таким чином, не впливає на клімат.

«Єдиним „безпосереднім» виробничим відходом енергії ядерного синтезу є гелій, а його можна використовувати в різноманітних областях. Мова йде про приблизно 200 кілограмах гелію за весь рік»
, — пояснює він.

Тим не менш, у енергії ядерного синтезу є невелика проблема. Тут не обійдешся без радіоактивності. «Внутрішня поверхня реактора стає радіоактивною, але це така форма радіоактивності, яка стає безпечною вже через 100 років», — говорить учений. Потім цей матеріал можна знову використовувати.

Майже нескінченне ядерне паливо

На відміну від вугілля, паливо для електростанцій термоядерного синтезу не потрібно викопувати з Землі. Його можна отримувати насосами з моря, тому що енергія термоядерного синтезу виходить за допомогою тяжкого водню (дейтерію), який добувають з морської води.

«Море дає ядерне паливо, якого буде достатньо для споживання енергії в усьому світі протягом мільярдів років. Тому ми не залишимося без енергії, якщо навчимося використовувати енергію термоядерного синтезу», — пояснює Серен Банг Корсхолм.

Крім важкого водню дейтерію, вчені в реакторі термоядерного синтезу використовують надважкий водень тритій. Його не існує в природі, але його отримують з літію — це та сама речовина, яка використовується в батареях.

У реакторі відбувається злиття важкого і надважкого водню після того, як температура в реакторі доходить до 200 мільйонів градусів.

«Температура в реакторі неймовірно висока. Для порівняння, температура ядра Сонця складає всього 15 мільйонів градусів. Таким чином, ми створюємо набагато більш високу температуру»,
— говорить він.

Гігантський ядерний реактор Франції

Серен Банг Корсхолм і багато його колег в Технічному університеті — учасники великого міжнародного проекту ITER, де ЄС, США, Китай і багато інших країн співпрацюють, створюючи на півдні Франції найбільший термоядерний реактор у світі. Він буде першим реактором такого типу, який буде давати більше енергії, ніж споживає її.

«ITER, згідно з проектом, буде виробляти 500 мегават, в той час як для його розігріву буде потрібно 50 мегават. Він споживає енергії трохи більше, ніж 50 мегават, тому що ми використовуємо частину енергії для охолодження і магнітів, що в даному випадку не враховується, але це дає хороший надлишок енергії в самому реакторі»,
— пояснює він.

За словами вченого, реактор скоро буде готовий для експлуатації.

«У 2025 році реактор буде готовий для проведення першого випробування, після цього ми будемо модернізувати його, поки він не буде повністю готовий в 2033 році», — говорить Серен Банг Корсхолм.

Демонстрація енергії майбутнього

Але не слід думати, що після завершення проекту ITER електрика, завдяки якому працює наш холодильник, буде енергією термоядерного синтезу. Реактор не буде виробляти електрику.

«ITER — це не електростанція. Реактор будують не для виробництва електрики, а для демонстрації можливості використовувати термоядерного синтезу в якості джерела енергії», — говорить він.

Учений сподівається, що у проекту з’являться комерційні партнери, які звернуть увагу на можливості енергії термоядерного синтезу.

«Мабуть, великі енергетичні підприємства та нафтові компанії почнуть інвестувати гроші в енергетику термоядерного синтезу, коли побачать її можливості. І хто знає, можливо, такі електростанції з’являться в недалекому майбутньому», — говорить Серен Банг Корсхолм.

Наступна зупинка — Місяць

Якщо вченим вдасться створити ефективні електростанції на основі термоядерного синтезу, то відразу з’явиться багато ідей, яким чином їх можна буде поліпшити. Одна з ідей вже пропонує використовувати інший тип палива, якого, однак, не так багато на Землі.

«Гелій-3, якого дуже багато на Місяці, володіє перевагою, що продукти термоядерного синтезу з плазми менше вступають в реакцію зі стінками реактора, тому стінка стає менш радіоактивною і може мати більш тривалий термін використання», — говорить Серен Банг Корсхолм.

Поки видобуток палива на Місяці і доставка його на Землю вимагає великих витрат. Але, можливо, енергія термоядерного синтезу буде настільки ефективною, що ці витрати окупляться.

«Якщо з’являються думки про те, щоб доставляти паливо з Місяця, значить, електростанції термоядерного синтезу можуть бути неймовірно ефективними», — говорить учений на закінчення.

 
comments powered by HyperComments