Вечный двигатель, увы, создать уже почти никто не пытается — а вот как с помощью одного стакана воды обеспечить светом целый дом (образно), интересует многих до сих пор. И один из таких способов: термоядерный синтез.

Ядерная энергия воистину невероятна в своих возможностях. Тут не то что стаканом дом, тут одним Малышом целый город смогли теплом на долгие годы вперёд обеспечить. Однако то был распад ядер тяжёлых атомов: ему уже нашли полезное применение на атомных электростанциях. Энергию же можно получить и от термоядерного синтеза, то есть при слиянии лёгких атомов типа водорода и его изотопов (элемент получает большее количество нейтронов и как бы остаётся собой, лишь наращивая массу): дейтерия и трития. И человечество могёт это делать! Правда, оно пока не в состоянии управлять процессом, так что по привычке изготавливает с помощью термосинтеза только бомбы. Тепло и, следовательно, энергию они дают, но получатели почему-то не очень довольны.

Прежде чем обсудить получение выхлопа в виде электроэнергии от термоядерного синтеза, давай узнаем, как синтез вообще происходит. Итак, мы берём два атома: дейтерий и тритий. Нам нужно, чтобы они слились в гелий и толкнули в пространство кучу энергии за счёт заведения. Но есть естественная проблема: ядра-то у них положительные, и потому отталкиваются (физика 7 класс Пёрышкин). Значит, нужно очень сильно на них надавить [например, потребовать съехать от родителей и найти работу] и преодолеть Кулоновский барьер (в нашем случае он же — взаимное отталкивание), либо же создать условия, при котором он окажется несущественным.

Магомед выбрал второй путь. Мы разогреем наш водород до состояния плазмы (примерно 50 миллионов градусов по Цельсию и выше). Тогда его атомы получат достаточно энергии и скорости, так как энергия для них = скорость, чтобы кулоновский барьер стал незначительной преградой. В таком случае ядра легко сольются и образуют гелий, попутно высвобождая один нейтрон и фотоны с желанной нами кучей энергии. Вот так и получается: водород —> сверхвысокие температуры —> плазма —> преодоление взаимного отталкивания засчёт огромной кинетической энергии атомов —> слияние в гелий —> освобождение кучи энергии —> stonks.

И всё, вроде, ничего: такую температуру, и даже большую, мы можем получить с помощью лазеров: построить мегакоробку в наших силах. Но у нас ещё не получается поддерживать работу шайтан-машины достаточно долго и эффективно, чтобы извлечь из неё лишнюю энергию, которую можно пустить по электросети, чтобы ты мог зарядить телефон, пока листаешь мемчики. Not stonks.

Но с чего бы нам думать о новых источниках энергии? Уголь, младенцы и прочее сырьё, может, и закончатся, но у нас всё равно есть гидро- и атомные электростанции. Особенность термоядерной энергии (термояда) в том, что она сравнительно чиста и безопасна. Из выхлопа только гелий, энергия и рабочие места. В этом её можно сопоставить с атомными электростанциями, да и в предвзятости прессы она едва ли им уступит: у всех перед глазами стоят Чернобыль и Фукусима с их не самой успешной ядерной реакцией, что вызывает недоверие к мирному атому. Однако при всех равных термосинтез не использует, как атомные станции, радиоактивные изотопы урана — которые, к слову, тоже конечны. Поэтому термояд — сын маминой подруги для других источников энергии будущего, ягуар в мире гандонов. Он нескончаем, экологически чище даже многоразовых пакетов, по идее должен давать уйму энергии — и вообще весь такой футуристичный [как Маяк и Асеев, вместе взятые].

И вот тут вас, внимательных, должно было передёрнуть: что значит «по идее»? Теоретически — да, практически — пизда. На данный момент мы не в состоянии добыть из термоядерных установок лишнюю энергию, да что уж там: пока что они съедают больше энергии, чем дают. Проблема в магнитах, которые удерживают раскалённую плазму от соприкосновения со стенками катушек станций. Именно они потребляют крайне много электроэнергии. И это уже не электростанция, а моя жизнь: работает мало, а пользы вообше никакой.

К 2020 году ни один проект не смог получить достаточной мощности, чтобы хотя бы выйти в ноль по затратам энергии. И это при том, что для коммерческого успеха электростанции она должна отдавать миру в 20 раз больше энергии, чем сама пожирает. Грустно и невкусно. Пока из существующих и развивающихся проектов у нас есть:

• EAST (made in China). Китайский сверхпроводящий токамак (вид ядерного реактора), по сообщениям самих китайцев, держал температуру плазмы в 50 миллионов Кельвинов в течение 102 секунд — рекордное число.

• ITER (международный экспериментальный термоядерный реактор). Здоровенный, как язь, бублик 30х30 метров, который должен выдавать в 10 раз больше энергии, чем потребляет. Однако есть трудности (куда же без них): он ещё не построен, да и хрен знает, когда будет, поскольку сроки отсрачиваются, а затраты затрачиваются. Тем не менее, на него возлагают большие, как он сам, надежды, так что давайте скрестим пальцы за здоровяка.

• Проект Массачусетского технологического института (MIT). Совсем молодой и юный, однако весьма амбициозный проект 2018 года. Инженеры MIT под покровительством и спонсорством пары крупных компаний обещают построить эффективный реактор уже к 2033 году. Смогут ли они обойти Итер? Хрен его знает — посмотрим.

Как видишь, пока что термоядерной энергии в своём телефоне тебе не видать. Но и полагать, что это удел лишь твоих внуков, тоже не стоит. По разным оценкам, первые коммерческие термоядерные реакторы обещают подключить к сети где-то в 2050-х (по прогнозам оптимистов). А если всё затянется, то можешь перенести ожидание праздника где-то на начало 2060-х годов. В принципе, не так много, так что остаётся ждать и мониторить новости.

#физика@appi.retelling

Спасибо, что вы с нами

Спасибо за то, что вы с нами.
С любовью, Рителлинг favorite