Копаем глубже?! Часть3

 


  Оценим ситуацию с более отдалённых позиций. Возьмём для удобства строительную площадку в пустыне Сахара, где предполагается  «замастрячить» самую большую в мире панельку для переработки энергии солнечных лучей в электричество.
 И что мы оттуда видим?   
 Россия единственная страна в мире, обладающая не только технологиями строительства АЭС, но и производства ядерного топлива, утилизации отходов, производства изотопов, строительства исследовательских реакторов десятка видов.  Кроме нас ни у кого нет  технологий замкнутого цикла, и строительства промышленных реакторов на быстрых нейтронах.
Выразим это ещё яснее.
  В России   уже запущен первый в мире прототип гибридного ядерного реактора. Сразу возьмём быка за рога: в Китае аналогичная разработка завершится в лучшем случае к 2030году, насчёт других стран и конь не валялся. Ну, сами подумайте, тут бы по ветрякам план выполнить, да по солнечным батареям. Какой там, к лешему, реактор!



Классический термоядерный реактор, наш Священный Грааль, это невероятно сложный проект. Но с ним можно и не спешить! Время позволяет.
 Ведь гибридный термоядерно – ядерный   реактор автоматически снимает все эти проблемы!   Абстрактные научные константы РОССИЙСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ превращают в неиссякаемый, по сути, вечный поток дешёвой, экологически чистой энергии. Ещё раз напомним, ничего подобного ни у кого в  мире нет.   На фоне этих достижений уголь, нефть и газ тускнеют не только как источник энергии, но даже как сырьё  для химических процессов.
  Возьмём и другой пример. В ближайшие годы для поддержания существующих темпов цифровизации, человечеству придётся задействовать всю имеющуюся электроэнергию только для хранения информации в дата-центрах. Конечно, есть и альтернативный  путь: отказаться от цифровизации.
 Примерно об этом было заявлено «на самом верху»: «Нравится-не нравится, терпи моя красавица». Объяснили же населению Европы, что достаточно три недели не мыться, а там биота на коже стабилизируется, ну а конкурсы на самую модную вонь сезона провести не проблема. Так что и цифровизацию можно будет объявить ловушкой КГБ, сооружённой неуловимыми агентами Петровым и Башировым. Настоящие агенты Вован и Лексус у них в сознании как-то не прижились.



В науке, да и в жизни вообще, почти всегда на первый план выходит то, чему изначально уделялось далеко  не  первостепенное значение.   По расчётам основной задачей ТОКАМАК "Т-15МД".являлась отработка технологий и параметров в рамках реализации международного экспериментального термоядерного реактора «ITER».
Но в наши дни не менее значимо и то, что этот реактор позволяет модернизировать электрические магнитоплазменные двигатели, которые планируется устанавливать в будущем на большинство космических кораблей, в том числе и на Ядерный Буксир (ТЭМ) Роскосмоса.               
 ТОКАМАК "Т-15МД" открывает совершенно  новое направление в ядерной энергетике.  Появляется  возможность   использовать   энергию нейтронов, которые высвобождаются в результате термоядерных реакций. По сути, появляется ПРОМЕЖУТОЧНОЕ УСТРОЙСТВО, которое делает экономически выгодной термоядерную энергетику. А это более чем серьёзно.



Весь мир  многие десятилетия бился над этой проблемой, а результат мягко сказать…
Именно осознание того,  что в ближайшие годы успеха не будет  привело к появлению  «тотального биодизеля» в виде загадивших планету ветряков и панелек. Это  не шаг вперёд, а отчаянные метания тех, что окончательно  понял, что  «журавлёва» не даст уже точно и пора идти к «синицыной».
То есть  до сих про никто в мире не смог  получить самоподдерживающуюся термоядерную реакцию с чистым выходом энергии, превышающим затраченную на запуск термоядерной реакции.
Ситуацию осложняет физика плазменных процессов, которая ещё далека от нашего понимания.
В 1980-х годах ТОКАМАК нового поколения: Т-15 (СССР), JET (Европейский союз), JT-60 (Япония) и TFTR (США)   по всем расчётам  должны были достичь критерия Лоусона, что позволило бы начать изучение термоядерной плазмы, собственно самоподдерживающейся реакции и способов управления ею. Однако плазма оказалась куда более сложным агрегатным состоянием вещества, и этот факт поставил учёных в очередной технологический тупик. 



Даже удержать плазму температурой в сто миллионов градусов Цельсия оказалось задачей тысячелетия, не говоря уж об управлении ею. Получив практические результаты на новых ТОКАМАК, учёные пришли к выводу, что реализовать термоядерную энергетику в одиночку будет не под силу ни одной стране мира. И только международная кооперация для решения этой проблемы даст всем шанс на положительный результат.
 Именно исходя из этих соображений запустили проект «ITER»  -  участвуют 35 стран, 
реализуется во Франции - где собраны самые передовые плазменные технологии со всей планеты. В настоящее время здание реактора достроено, идёт сборка самого реактора.
 Завершение строительства, намеченное на декабрь 2025 года, в очередной раз отодвигается, соответственно и  выход на планируемому мощность  в 2035 году.   К тому же учёные вообще  НЕ ДАЮТ ГАРАНТИИ положительного исхода этого самого грандиозного, сложного и дорогого научно-технического проекта в мире.



Итог запуска реактора может быть непредсказуемым. Например, мы  достигнем критерия Лоусона, но безопасно управлять термоядерной плазмой  так и не получится; либо и вовсе не удастся выйти на необходимые    параметры для самодостаточной термоядерной реакции.
Допустим,  всё получится и тогда человечество сможет выполнить все поставленные перед "ITER" задачи.
 Но даже в таком случае есть проблемы. Первичная стенка реактора – самый дорогой элемент конструкции - за пять лет превращается в решето, полностью утрачивая свою рабочую функцию. Это результат активного нейтронного излучения, которое воздействует на всё окружающее ТОКАМАК пространство.
Даже несмотря на новые специальные сплавы, которые в десятки раз устойчивее к нейтронному захвату, срок службы стенки составляет всего несколько лет.
Полностью обновлять стенки реактора через такие  короткие временные промежутки  экономически совершенно невыгодно. Это делает термоядерную энергетику коммерчески нереализуемой, оставляя её в рамках лишь научных исследований.



И тут два выхода.
1.Увеличение размеров установки с сохранением мощности на прежнем уровне, что даст более эффективное распределение нейтронного потока по площади.
2. Реализация термоядерной энергетики с безнейтронным выходом.
НО ЕСТЬ И ТРЕТИЙ ПУТЬ. Его основы заложены в российском ТОКАМАК "Т-15МД".
В "Т-15ДМ" задействован  "гибридный режим", позволяющий протекать ядерным реакциям в бланкете.
За первичной стенкой, которая изнашивается от нейтронного изучения, установлен бланкет, в котором располагается неактивное делящееся вещество: например, Уран-238 или Торий-232. Энергии нейтрона, порождённого термоядерной реакцией дейтерия и трития, достаточно  чтобы разделить ядро Урана-238 с выходом дополнительной энергии, или трансмутировать ядро атома Тория-232 в топливо для современных АЭС – Уран-235.
Деление изотопов Урана-238 полностью зависит от нейтронов, вылетающих из дейтерий-тритиевой плазмы. При этом не происходит цепной реакции, как в случае деления изотопа Урана-235. Следовательно, нет опасности возникновения ядерных аварий и связанных с ними последствий.
Таким образом получается, что износ стенки провоцирует полезную работу, которая заключается либо в дополнительном выходе энергии - по расчётам в десять раз превышающую энергию единичного акта термоядерной реакции дейтерия и трития -  либо в выработке топлива для многочисленных АЭС, которые тоже будут производить тепловую и электрическую энергию.



В этом случае экономические и энергетические обоснования термоядерной энергетики сразу выходят на  положительный уровень, даже если стенки реактора продолжат изнашиваться за пять  лет. Сами реакторы станут несравнимо более  компактными чем международный «ITER» в наши дни, мощными и коммерчески выгодными.
Например, тот же реактор "ITER" в гибридном режиме способен произвести в десять раз больше энергии, чем заложено в его термоядерных параметрах!
К тому же расчёты   специфики ядерных процессов показывают:   для того, чтобы в бланкете начались реакции, реактору "Т-15МД" необязательно достигать максимальной термоядерной мощности и нагревать плазму до ста миллионов градусов Цельсия. Реакции происходят уже при пятидесяти миллионах градусов Цельсия, то есть в том диапазоне температур, который сегодня относительно хорошо изучен. Выразим описание ситуации более простым языком. За многие десятилетия человечество добилось определённых успехов в освоении термоядерного синтеза. Но практический результат РАВЕН НУЛЮ. Давайте вспомним байку о том, как американцы «ввалили кучу бабла» в разработку ручки, способной писать в космосе, а русские взяли с собой простой карандаш.  Генералы Вермахта отмечали все как один феноменальную способность русских выполнять те же самые задачи с несравнимо меньшими затратами. Это и есть РУССКИЙ ТВОРЧЕСКИЙ ГЕНИЙ. Получается, что  для полезной работы термоядерного реактора сама термоядерная реакция вовсе не обязательна. А  это   открывает совсем другие  перспективы для всего человечества. Это могут быть  даже не термоядерные гибридные реакторы, а ядерно-плазменные. Подобные энергетические технологии дадут ещё больше времени для полного освоения термоядерной энергетики, не отправив человеческую цивилизацию в пучину энергетического кризиса.



Термоядерная энергетика – это конечно Святой Грааль, однако пока она для нас недостижима. Причём успех не гарантируют даже сами учёные проекта "ITER", хотя настроены они позитивно. В 1970-х годах тоже считали, что первые термоядерные электростанции появятся в конце 1980-х, ну или при самом пессимистичном прогнозе - в 2000 году. На деле оказалось, что при самом благоприятном исходе проекта "ITER" первая экспериментальная термоядерная станция появится не раньше 2045 года, а в широкую коммерческую эксплуатацию термоядерная энергетика войдёт в 2060-2080 годах. Поэтому гибридные реакторы, как промежуточный этап в освоении термоядерной энергетики, становятся реальным выходом из цивилизационного тупика.  И Россия является АБСОЛЮТНЫМ ЛИДЕРОМ в этом направлении.
Китай планирует построить аналогичный прототип гибридного реактора в 2030 году, в других странах даже не знают, чего они не знают!




Энергетика – это ахиллесова пята нашей цивилизации. Даже замедление роста потребления  энергии на душу населения способно вызвать кризисы. Что уж говорить о том, когда идёт спад в потреблении энергии, который сразу уменьшает количество благ, доступных человеку.
Гибридные реакторы  являются гарантией устойчивого энергетического развития человечества, значимой альтернативой до достижения успехов в сфере безопасной и выгодной термоядерной энергетики. То есть у человечества «на раздумья» есть не годы, а МНОГИЕ ТЫСЯЧИ ЛЕТ.
Гибридный реактор типоразмера ТОКАМАК  "Т-15МД" одинаково хорошо подходит как для выработки электроэнергии, так и для производства водорода и кислорода методом высокотемпературного электролиза, либо только водорода методом паровой конверсии метана.
   Сегодня растёт число скептиков, которые сомневаются в достижении термоядерного синтеза в перспективе на ближайшие сто  лет, а некоторые и вовсе не верят в возможность этого процесса в земных условиях. Винить их за это нельзя, ведь для нас тайна термоядерной энергетики ещё действительно не разгадана, а перспективы не ясны.
Но  РОССИЙСКИЕ технологии – это практически вечный двигатель.  Ведь любой трансурановый элемент, а не только  уран, торий и плутоний, можно НЕОГРАНИЧЕННОЕ количество раз через облучение нейтронами в гибридных реакторах, насыщать энергией вновь и вновь после «сжигания» в ядерных реакторах. Это бесконечный замкнутый цикл.
А учёные не спеша займутся новыми технологиями,  прекрасно помня, что масса и энергия эквивалентны.   Полная энергия физического   тела  в состоянии покоя равна его   массе, умноженной на    квадрат  скорости света в вакууме. Это чудовищно огромное количество.
Пусть этого и не хотят знать те кто сжигает на электростанциях выращенную на полях иву или, извиняюсь за подробности, сушёный кал сельскохозяйственных животных, но мы вовсе не спешим путать собственные достижения с их проблемами…
Подробности в следующей главе.