Термоядерный синтез в домашних условиях? Это возможно! В мире насчитывается около 40 таких устройств

ГлавнаяНаука Тимур Галчанов

Домашний термоядерный реактор? Его можно построить за 35 тысяч. долларов. В мире их уже несколько десятков. К сожалению, это не начало энергетической революции.

Это устройство представляет собой домашний термоядерный реактор. Он превращает дейтерий в гелий. К сожалению, он производит меньше энергии, чем потребляет.

В мире есть энтузиасты, которые построили свои собственные термоядерные реакторы . Вопреки видимости, это не сложно и не опасно. Однако и энергетической прибыли он тоже не приносит, а значит, для домашней электростанции не подойдет.

Термоядерный синтез — это процесс, при котором ядра легких элементов сталкиваются, образуя более тяжелые элементы и высвобождая энергию. Именно благодаря этому сияют звезды. Энергия Солнца исходит в основном от столкновения ядер дейтерия (изотопа водорода) с ядрами гелия.

Если нам удастся освоить этот процесс на Земле, мы получим источник почти неограниченной энергии. В морской воде много дейтерия. В сплаве один грамм дейтерия дает 275 миллионов ккал (килокалорий). Один грамм урана в процессе деления дает более чем в десять раз меньше (20 млн ккал).

Ископаемое топливо из этих источников меркнет, потому что в одном грамме всего около 10 ккал, что в миллион раз меньше.

 

Слияние на Земле уже осуществлялось много раз — но без прироста энергии. Проблема в том, что процесс синтеза происходит только при чрезвычайно высоких температурах , порядка десятков миллионов градусов. Для их достижения газ необходимо предварительно нагреть до миллионов градусов, на что расходуется огромное количество энергии.

Пока лабораториям удалось приблизиться к пределу «доходности» , т. е. получить от синтеза несколько меньше энергии, чем затрачивалось на нагрев газа (тогда называемого плазмой). Ему также удалось произвести избыточную энергию, но только на долю секунды.

Однако все это происходит в лабораториях, реакторы которых строятся годами и стоимостью в миллиарды долларов. Портал «Интересная инженерия», однако, вспоминает историю дилетантов, которые… сами строили термоядерные реакторы, называемые фузорами . Возможен ли термоядерный синтез в домашних условиях?

Термоядерный синтез в домашних условиях. Можно, но…

Фузор довольно прост по конструкции: обычно это стеклянный шар, обтянутый проволочной сеткой. Внутри большей проволочной клетки находится меньшая. При подключении к импульсному источнику питания они действуют как электроды, вырабатывающие очень высокое напряжение.

Газ между электродами ионизируется под действием напряжения, т. е. уже не является электрически нейтральным. Из-за большой разницы напряжений между электродами он ускоряется и движется к центру сферы.

В центре сферы два ядра атомов дейтерия, несущиеся с противоположных сторон, могут столкнуться в одно более тяжелое. Вероятность этого очень мала, но ядер миллиарды, так что эта реакция происходит время от времени. В сфере есть свет, который исходит от термоядерного синтеза.

Это безопасно? Не может быть, чтобы слияние стало бесконтрольным. Когда что-то идет не так (например, отключение электричества), плазма быстро остывает и термоядерная реакция гаснет сама собой .

Небольшие количества трития образуются при синтезе водорода в гелий. Он слаборадиоактивен с периодом полураспада 12 лет. Нейтроны также образуются, но фузоров немного и они имеют низкую скорость.

Фузоры не обеспечат нас термоядерной энергией

Могут ли фузоры когда-нибудь питать Землю? К сожалению нет. Та же конструкция, позволяющая осуществлять легкое плавление, в то же время ограничивает реакцию — следует из теоретических расчетов. 

Таким путем еще никому не удавалось получить больше энергии, чем «вложено» в нагрев плазмы. Фузоры остаются диковинкой. По всему миру построено около сорока — большинство из них было построено энтузиастами-любителями. Два фьюзера расположены в колледжах и используются в образовательных и исследовательских целях.

Ученые хотят получить избыточную энергию от синтеза  в других устройствах, называемых токамаками или стеллараторами . Они имеют форму бублика (очень закрученный стелларатор). С одной стороны, это затрудняет нагрев в них плазмы и удержание ее в узде (для этого нужны мощные магниты)

С другой стороны, это дает надежду, что когда-нибудь в такой конструкции будет избыток энергии. Если это удастся, это будет началом энергетического переворота. Дейтерий из морской воды будет плавиться до миллионов лет.


Это интересно


Новости партнеров