Архив номеров НиТ

Ответить на комментарий

Мирный термоядерный синтез

Рубрика журнала:

Номер журнала НиТ: 

Перейти к полному тексту статьи

Рис. 1 Термоядерная реакция синтеза ядер дейтерия (D) и трития (T):
кружочками с буквой p внутри условно обозначены протоны,с буквой n - нейтроны.

Проанализировав данные и учитывая то, что на нашей планете продолжается демографический взрыв (население увеличивается ежедневно примерно на 270 000 человек), очевидно, что темпы роста энергопотребления будут только возрастать. Даже для сохранения уже имеющейся ситуации с энергоснабжением необходимо ежедневно вводить в эксплуатацию электростанцию мощностью 500 МВт.

Однако мощности можно наращивать не безгранично, и естественным ограничением (кроме экологического фактора) является содержание энергоресурсов на нашей планете. Основными источниками энергии сейчас являются уголь, нефть, газ и тяжелые радиоактивные изотопы. Конечно, человек использует также энергию ветра, движущейся воды и излучения солнца, однако их суммарный вклад незначителен и, кроме того, они не могут удовлетворить потребности в энергии на сегодняшний день. Более того, так называемые альтернативные источники энергии также имеют естественные границы наращивания мощности, определяемые природоохранными нормами.

Не для кого не секрет, что запасы угля, нефти и газа на нашей планете ограничены. Если еще несколько десятилетий назад их количество казалось огромным, а возможности их добычи практически неиссякаемыми, то сейчас их залежи оцениваются следующими цифрами: уголь - 1000 млрд. тонн; нефть – 950 млрд. баррелей; природный газ 120 000 млрд. куб. метров. В соответствии с прогнозируемыми темпами роста производства энергии запасы нефти будут израсходованы ориентировочно за 40-50 лет, газа – за 60-70 и угля примерно за 200 лет. При этом не следует забывать, что перечисленные ресурсы являются также сырьем для химической промышленности и используются не только для получения энергии. То есть из них получают современные конструкционные материалы, различные смазки, лекарства и многое другое. Причем человек уже не представляет себе жизнь без всего этого «набора» искусственных материалов. Хотя, конечно же, на такое производство уходит относительно малая (по сравнению со сжигаемой) доля энергоносителей.

Все более и более развивающаяся атомная энергетика также не сможет обеспечить долгосрочных потребностей человечества, по оценкам специалистов ядерного «топлива» хватит примерно на 300 лет.

Итак, мы выяснили, какие возможности имеет человечество для выработки энергии и почему производство последней так важно для него. Теперь естественно было бы задать вопрос по поводу того, что делать сейчас для того, чтобы обеспечить энергонезависимое будущее своим потомкам. Какие источники энергии смогут в относительно недалеком будущем обеспечить потребности растущего человечества. Оказалось, что такие источники существуют, и одним из самых перспективных среди них является утилизация энергии продуктов реакции термоядерного синтеза ядер легких элементов.

Еще в 1929 году астрофизики Р. Аткинсон и Ф. Хаутерманс высказали предположение о термоядерном происхождении звездной энергии. Примерно через десять лет Х. Бете, Л. Кричфилд и Г. Гамов рассмотрели два цикла термоядерных реакций, которые могли бы протекать в недрах Солнца и звезд: протонно-протонный и углеродно-азотный. В обоих циклах должно было синтезироваться ядро гелия с выделением энергии более 25 МэВ на каждое ядро. В настоящее время предположения Р. Аткинсона и Ф. Хаутерманса полностью подтвердились.

В дальнейшем выяснилось, что наиболее перспективной для производства энергии на Земле является реакция синтеза, в которой участвуют ядра изотопов водорода – дейтерий (D) и тритий (T). Схема такой реакции изображена на рис.1.



Ключевые слова:

Ответить

17 + 1 =
Solve this simple math problem and enter the result. E.g. for 1+3, enter 4.