Будучыня плаўлення энергіі: візіт фізіка ў сумесны еўрапейскі терзийный рэактар

Выкапнёвыя віды паліва вычарпаюць планету. Навукоўцы з Оксфардшыра спрабуюць прыручыць моц сонца да альтэрнатыўнай энергіі.

Інтэр'ер JET. Здымак зроблены з прыёму CCFE.

У халодную і вільготную лістападаўскую раніцу мне пашчасціла наведаць цэнтр Culham Fusion Energy (CCFE) у Оксфардшыры. Падставай для майго візіту стала экскурсія па сумесным зліўным рэактарам Топека і Мега-Ампера сферычнага токамака (MAST).

Знешні выгляд JET.Знешні выгляд MAST з шэрым ізаляцыйным пластом бачны і парты для доступу абсталявання. Злева знаходзіцца інжэктар нейтральнага прамяня, які выкарыстоўвае пучок часціц для нагрэву плазмы.

На першы погляд, тэрмаядзерны рэактар ​​JET падобны на велізарную масу сталёвых вырабаў, трубаправодаў і праводкі, як звычайна чакаюць на НПЗ. Навукоўцы ствараюць і спрабуюць выкарыстоўваць сінтэз менавіта ў цэнтры такой канцэнтрацыі абсталявання, які з'яўляецца літаральным сілай зорак, як Сонца. Гэта, у сваю чаргу, дало б велізарную рэвалюцыю ў тым, як мы будзем задавальняць нашы энергетычныя патрэбы ў будучыні, калі будзем паспяховымі.

Рэзкая мадэль MAST. Унутраная больш шаровідная форма

MAST і JET выкарыстоўваюць варыянты дызайну токамака, які быў упершыню задуманы ў Савецкім Саюзе ў 1950-х гадах. Ён складаецца з камеры ў выглядзе пончыка (форма амаль шарападобная, падобная на яблычанае яблык ўнутры MAST), якая знаходзіцца пад вакуумам. У гэта атомы вадароду ўводзяцца і падвяргаюцца тэмпературы звыш 200 мільёнаў градусаў - у дзесяць разоў гарачэй, чым цэнтр Сонца! Гэта прымушае вадарод ператварацца ў плазму, якая ўяўляе сабой электрычна зараджаны газ. Каб абмежаваць плазму ў цэнтральнай вобласці пончыка, да яе наносяцца неверагодна вялікія і фігурныя магнітныя палі. Гэта служыць дзвюм мэтам: па-першае, не дакранацца плазмы да сценак сасудаў рэактара, а па-другое, абмежаваць плазму досыць высокай шчыльнасцю, каб атомы вадароду аб'ядноўваюцца і ўтвараюць гелій, а таксама вылучаюць больш энергіі ў выглядзе нейтронаў. Гэта лішак энергіі фіксуецца ў сценках корпуса рэактара блукаючымі нейтронамі, якія трапілі ў яго. Затым гэта цяпло адводзіцца для вытворчасці пары і электраэнергіі, як у звычайнай электрастанцыі.

Камеры высокай хуткасці зліцця ўнутры MAST. Бачна амаль шаровідная форма. Унізе і ўверсе кольцы - гэта

Па факце зліццё вельмі адрозніваецца ад ядзернага дзялення, якое адбываецца ў нашых сённяшніх атамных электрастанцыях. Дзяленне разбівае вялікія атамы, акрамя таго, каб стварыць энергію, і асноўная складанасць заключаецца ў тым, каб не ўцякаць рэакцыі. Ён стварае вельмі доўга небяспечныя адходы, а паліва мала і дарагое. Fusion вырашае гэтыя праблемы, і адзіная складанасць заключаецца ў тым, каб працягваць яго; ён не стварае выкідаў (акрамя гелія), паліва паступае з вады і літыя, а адходы знаходзяцца ў матэрыялах, забруджаных уздзеяннем нейтронаў. Гэта толькі праблема на працягу некалькіх сотняў гадоў, якая паддаецца кіраванню з дапамогай сучасных тэхналогій.

У цяперашні час JET і MAST праводзяць выпрабаванні тэхналогій для рэалізацыі рэактара наступнага пакалення, які будуецца ў Францыі. Званы ITER (з лацінскага "шлях") удвая перавышае JET, выкарыстае некаторыя з самых сучасных даступных тэхналогій і здольны вырабляць 500 мегават (што эквівалентна каля 400 000 дамоў) цеплавой энергіі ў дзесяткі хвілін (найбольшая магутнасць JET склала менш за 16 секунд). Гэта адзін з самых захапляльных часоў энергіі плаўлення, бо, калі пашанцавала, да сярэдзіны гэтага стагоддзя электрастанцыі з плаўленнем патэнцыйна могуць даць нам больш зелянее будучыню.