Управляемый термоядерный синтез может стать реальностью к 2030 году

Создание самого крупного в мире термоядерного реактора - это амбициозная и дорогостоящая затея. Какие трудности предстоит преодолеть ученым, и какую пользу это может принести человечеству?

Посреди пыльного нагорья южной Франции, рабочие выкопали треугольный ров глубиной 17 метров, - именно так выглядит начальная стадия одного из самых амбициозных научных и инженерных проектов человечества. Его замысел заключается в том, чтобы воссоздать Солнце здесь, на Земле.

Когда конструкция будет завершена, в углублении будет помещена машина высотой в 73 метр, призванная обеспечить нас безграничным количеством энергии, сталкивая вместе ядра водорода, наподобие того, как это происходит на звездах подобных нашему Солнцу.

По прогнозам аналитиков, мировые энергетические потребности удвоятся к 2050 году. Термоядерный синтез может удовлетворить возросший спрос. Принцип действия синтеза заключается в сближении друг с другом двух типов (изотопов) водорода при таких высоких температурах, которые позволяют заряженным атомам преодолевать сопротивление и сливаться, образуя новое единое ядро. В результате синтеза образуются атом гелия плюс высокоэнергетическая частичка нейтрона. Физики стремятся взять энергию, выделяемую этими нейтронами, и направить ее на движение паровых турбин, генерирующих электричество. При слиянии двух легких ядер, результирующее ядро имеет меньшую массу, чем сумма масс ядер водорода. Это объясняется тем, что часть массы двух ядер при синтезе преобразуется в энергию, по формуле Альберта Эйнштейна E = mc2.

Когда эта реакция протекает в ядре Солнца, то это гигантское облако газа создает сильное гравитационное давление, которое сливает ядра водорода воедино. Здесь на Земле, термоядерные реакции будут протекать в условиях намного меньшей гравитации. Поэтому, чтобы сблизить ядра, придется поднять температуру в реакторе по меньшей мере в 10 раз выше температуры на Солнце - до сотен миллионов градусов (отсюда "термо" в термоядерная).

Эта концепция была утверждена в 2007 году. В международном сотрудничестве примут участие ЕС, Китай, Индия, Китай, Россия, США и другие страны (в общей сложности 34 государства), представляющие больше половины населения земного шара. С тех пор, бюджет в 5 миллиардов евро был утроен, масштаб реактора был уменьшен вдвое, а дата завершения отсрочена.

Планируется на каждые затраченные 50 мегаватт (на нагревание и охлаждение реактора и плазмы), получать 500 мегаватт энергии.

Это станет значительным улучшением текущего рекорда 1997 года, когда на 25 мегаватт затраченной энергии было получено 16 мегаватт. Такое радикальное улучшение обусловлено тем, что Итер будет в два раза больше текущего рекордсмена, а также благодаря целому ряду улучшений конструкции. Запуск реактора намечен на 2040 год.

Оригинал (на англ. языке): Bbc.com

• Грибы как компьютерные чипы: учёные создают «живую память» из шиитаке
• Учёные создали трёхслойное микрофлюидное устройство для сверхэффективного охлаждения электроники
• Обычный кристалл оказался идеальным материалом для технологий на сверхнизких температурах
• Учёные научились превращать снимки атомно-силового микроскопа в точные 3D-модели движений белков
• Учёные создали уникальный гидрогель для «неклонируемых» меток безопасности
• Роботы нового поколения: в Caltech создали систему, которая может ходить, ездить и летать
• Учёные создали 3D-печатные материалы, которые полностью гасят вибрации
• Квантовые кристаллы: как учёные из Оберна открыли путь к новой технологической революции