Как Россия помогает строить крупнейший термоядерный реактор в мире

Популярная механикаHi-Tech

Заветный термояд: новая эра атомной энергетики

Анастасия Шартогашева

Больше полувека ученые пытаются построить на Земле машину, в которой, как в недрах звезд, идет термоядерная реакция. Технология управляемого термоядерного синтеза обещает человечеству практически неисчерпаемый источник чистой энергии. Советские ученые стояли у истоков этой технологии – и сейчас Россия помогает строить крупнейший термоядерный реактор в мире.

Части ядра атома удерживает вместе колоссальная сила. Высвободить ее можно двумя способами. Способ первый – использовать энергию деления больших тяжелых ядер из самого дальнего конца периодической таблицы: урана, плутония. На всех атомных электростанциях Земли источник энергии – это именно распад тяжелых ядер.

Но есть и второй способ высвободить энергию атома: не делить, а, наоборот, соединять ядра. Сливаясь, некоторые из них выделяют даже больше энергии, чем делящиеся ядра урана. Чем легче ядра, тем больше энергии выделится при слиянии (как еще говорят, синтезе), поэтому самый эффективный способ получить энергию ядерного синтеза – заставить сливаться ядра самого легкого элемента – водорода – и его изотопов.

Ручная звезда: сплошные плюсы

Ядерный синтез открыли в 1930-е годы, изучая процессы, происходящие в недрах звезд. Оказалось, что внутри каждого солнца идут реакции ядерного синтеза, а свет и тепло – это его продукты. Как только это стало понятно, ученые задумались о том, чтобы повторить происходящее в недрах Солнца на Земле. По сравнению со всеми известными источниками энергии «ручное Солнце» имеет ряд неоспоримых преимуществ.

Во-первых, топливом для него служит самый обыкновенный водород, запасов которого на Земле хватит на многие тысячи лет. Даже с учетом того, что для реакции нужен не самый распространенный изотоп, дейтерий, стакана воды хватит на то, чтобы неделю снабжать электричеством небольшой городок. Во-вторых, в отличие от горения углеводородов, реакция ядерного синтеза не дает токсичных продуктов – только нейтральный газ гелий.

Как зажечь «искусственное солнце», в общих чертах стало понятно уже в пятидесятые годы прошлого века. По обе стороны океана были выполнены расчеты, которые задали основные параметры управляемой реакции ядерного синтеза. Она должна происходить при огромной температуре в сотни миллионов градусов: в таких условиях электроны отрываются от своих ядер. Поэтому такую реакцию еще называют термоядерным синтезом. Голые ядра, сталкиваясь друг с другом на бешеных скоростях, преодолевают кулоновское отталкивание и сливаются.

90d09813e7ffe88e6a4a243a5b9788c9.jpg
Первый в мире токамак Т-1, Курчатовский институт, Москва. Был введен в эксплуатацию в 1958 году. Фото: Архив ГК "Росатом"

Проблемы и решения

Энтузиазм первых десятилетий разбился о невероятную сложность задачи. Запустить термоядерный синтез оказалось относительно просто – если делать это в форме взрыва. Тихоокеанские атоллы и советские полигоны в Семипалатинске и на Новой Земле испытали на себе всю мощь термоядерной реакции уже в первое послевоенное десятилетие.

Вот только использовать эту мощь, кроме как для разрушения, гораздо сложнее, чем взорвать термоядерный заряд. Чтобы применять термоядерную энергию для получения электричества, реакцию нужно проводить контролируемо – так, чтобы энергия выделялась небольшими порциями.

Как это сделать? Среда, в которой идет термоядерная реакция, называется плазмой. Она похожа на газ, только в отличие от нормального газа состоит из заряженных частиц. А управлять поведением заряженных частиц можно с помощью электрических и магнитных полей.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Судоходная Арктика Судоходная Арктика

Беспрецедентное по масштабам строительство судов ледового класса в России

Популярная механика
Как фанатка Илона Маска стала звездой Уолл-стрит Как фанатка Илона Маска стала звездой Уолл-стрит

Кэти Вуд, создательница одной из самых быстрорастущих инвестиционных компаний

Forbes
100 самых сексуальных женщин страны: 100-53 100 самых сексуальных женщин страны: 100-53

Итоговый рейтинг «100 самых сексуальных женщин страны – 2019»

Maxim
Как перестать выживать в кризис и начать, наконец, жить Как перестать выживать в кризис и начать, наконец, жить

Как перестать сжиматься от тревоги в сложные времена?

Cosmopolitan
Рейтинг брендов Рейтинг брендов

Бренды, которые стали заметны на рынке за год

Forbes
Что скрывают неисследованные пустоты пирамиды Хеопса Что скрывают неисследованные пустоты пирамиды Хеопса

Правительство Египта блокирует попытки вскрыть их

Maxim
Берут – беги Берут – беги

Теневая экономика России настолько велика, что называть ее теневой даже неловко

Esquire
Оставаться на Земле: чему менеджеры могут научиться у космонавтов Оставаться на Земле: чему менеджеры могут научиться у космонавтов

Какие ценные уроки для карьеры менеджера можно привезти из космоса

Forbes
20 вещей, которые могут тебе пригодиться в постели 20 вещей, которые могут тебе пригодиться в постели

Объекты и явления, при помощи которых твой секс будет еще великолепнее

Maxim
Последние модели известных марок: как умирали «Москвич» и Pontiac Последние модели известных марок: как умирали «Москвич» и Pontiac

Чем заканчивали своё существование знаменитые марки прошлого?

Популярная механика
10 примет времени, изменивших наш быт 10 примет времени, изменивших наш быт

Forbes представляет 10 самых ярких примет нашего времени

Forbes
Магнитное поле усилило эффект Томсона на 90 процентов Магнитное поле усилило эффект Томсона на 90 процентов

Это первое проявление нелинейного магнитотермоэлектрического эффекта

N+1
Анастасия Тарасова о том, как наладить отношения с деньгами Анастасия Тарасова о том, как наладить отношения с деньгами

Как идея говорить просто о сложном нашла отклик у многомиллионной аудитории

Cosmopolitan
Жизнь в кислотных облаках Жизнь в кислотных облаках

Как могла бы выглядеть венерианская жизнь?

Наука и жизнь
100 самых сексуальных женщин страны: 52-1 100 самых сексуальных женщин страны: 52-1

Итоговый рейтинг «100 самых сексуальных женщин страны – 2019»

Maxim
Квадрат или круг? Как определить форму своего лица правильно — гид Квадрат или круг? Как определить форму своего лица правильно — гид

Как правильно соотнести реальную внешность с геометрическими терминами?

Cosmopolitan
У вакит не нашли генетической предрасположенности к вымиранию У вакит не нашли генетической предрасположенности к вымиранию

Вакиты были немногочисленными на протяжении последних трехсот тысяч лет

N+1
4 причины, почему ты потерял мотивацию (и что с этим делать) 4 причины, почему ты потерял мотивацию (и что с этим делать)

Четыре наиболее распространенные причины утраты мотивации

Playboy
Дети преподавателей о своей жизни Дети преподавателей о своей жизни

Дети рассказывают, какими качествами должен обладать хороший педагог

СНОБ
Как за две недели собрать 10 млн рублей и заставить страну изменить почерк: интервью с создателем «Доброшрифта» Андреем Бузиной Как за две недели собрать 10 млн рублей и заставить страну изменить почерк: интервью с создателем «Доброшрифта» Андреем Бузиной

Создатель «Доброшрифта»: можно ли зарабатывать на благотворительности

Forbes
Правила жизни Сигурни Уивер Правила жизни Сигурни Уивер

Правила жизни актрисы Сигурни Уивер

Esquire
«Маленький ублюдок» — спорткар, оставлявший вдов «Маленький ублюдок» — спорткар, оставлявший вдов

Страшноватая история прекрасного автомобиля Porsche 550 Spyder

Maxim
Дороги-пути Дороги-пути

Почему человек в современном мире готов идти сотни километров?

Seasons of life
1Blocker: как программист из татарского посёлка зарабатывает миллионы с двумя сотрудниками на удалёнке 1Blocker: как программист из татарского посёлка зарабатывает миллионы с двумя сотрудниками на удалёнке

Салават Ханов — о том, что изменило его жизнь и за что он получил хейт

Inc.
Мисс Совершенство: что делать, если ты не она? Мисс Совершенство: что делать, если ты не она?

Что делать, если кажется, что ты никогда не получишь титул "Мисс Совершенство"?

Cosmopolitan
Радости новой жизни Радости новой жизни

Истории читателей, которые расстались с вредными привычками и занялись здоровьем

Лиза
Прощай, наращивание! Как отрастить длинные ногти — 8 полезных советов Прощай, наращивание! Как отрастить длинные ногти — 8 полезных советов

Мечтаешь о длинных ногтях, как у Кайли Дженнер и Карди Би?

Cosmopolitan
«Мы остаемся в плену советских технологий — и окажемся в глубоком экономическом кризисе»: эксперт Greenpeace об экологических катастрофах на Камчатке и в Норильске и их последствиях «Мы остаемся в плену советских технологий — и окажемся в глубоком экономическом кризисе»: эксперт Greenpeace об экологических катастрофах на Камчатке и в Норильске и их последствиях

Интервью с руководителем энергетического отдела российского отделения Greenpeace

Forbes
Не смотрит фильмы, в которых снималась, и ещё 9 фактов о Сальме Хайек Не смотрит фильмы, в которых снималась, и ещё 9 фактов о Сальме Хайек

За что миллионы людей во всём мире обожают Сальму Хайек?

Cosmopolitan
Самые удивительные открытия Voyager: 40 лет космических чудес Самые удивительные открытия Voyager: 40 лет космических чудес

Voyager перевернул представления человечества о его родной Солнечной системе

Популярная механика
Открыть в приложении