Здавалося б, до чого тут Росія: як термоядерна енергія змінить світ
Людство зробило важливий крок на шляху до отримання принципово нового виду енергії.
Американські вчені здійснили термоядерний синтез, який дозволив отримати енергії більше, ніж неї було витрачено на сам експеримент, що дає надію на успішне використання цієї технології в майбутньому в промисловому масштабі. Європейці також, але своїм шляхом, працюють над отриманням термоядерної енергії. “Апостроф” розбирався, у чому полягає нова технологія, і як вона змінить наш світ, знизивши енергетичний вплив Росії.
Вчені з Ліверморської національної лабораторії США заявили, що їм вдалося отримати в результаті термоядерного синтезу більше енергії, ніж було використано для підтримки роботи термоядерного реактора. По суті, йдеться про справжній прорив після десятків років досліджень та практичних експериментів.
Досягнуті під час цієї наукової роботи результати згодом можна буде використовувати для створення термоядерних електростанцій. А вони, своєю чергою, стануть джерелом значної кількості енергії, до того ж екологічно чистої.
Втім, поки що кількість отриманої в результаті термоядерної реакції енергії дуже мала. Крім того, якщо враховувати енергію, витрачену вченими на роботу лазера, енерговитрати виявляться вищими, ніж обсяг енергії на виході.
Слід також мати на увазі, що загальна вартість проведеного експерименту склала 3,5 мільярда доларів.
Однак, попри все це, переоцінити отриманий результат вкрай складно, оскільки у майбутньому він переверне наше уявлення про енергетику, та й загалом про економіку.
Мирна воднева бомба
Важливо зазначити, що термоядерна реакція не тільки не теж саме, що й ядерна реакція, а майже повна її протилежність.
В реакторах атомних електростанцій використовується властивість атомних ядер важких елементів розпадатися на менші ядра більш стійких елементів. Цей процес супроводжується виділенням великої кількості теплової енергії, а також вивільненням елементарних частинок, які ми називаємо радіацією.
В термоядерній реакції беруть участь ядра найлегших елементів, частіше за все, водню. За певних умов два атомних ядра водню можна примусити об’єднатися, утворивши ядро гелію. При цьому також виділяється величезна кількість енергії.
Але проблема в тому, що ядра самі по собі об’єднуватися не хочуть. Вони мають однаковий (позитивний) заряд і за законами електромагнітного поля відштовхуються одне від одного тим сильніше, чим більше наближуються одне до одного. Тому для того, щоб все ж таки подолати силу відштовхування, їх потрібно сильно розігнати. А для цього потрібна величезна температура – мільйони градусів.
Насправді відповідний процес схожий на те, що відбувається всередині Сонця, де безперервно тривають реакції термоядерного синтезу, завдяки чому водень, з якого переважно складається наше світило, поступово перетворюється на гелій. При цьому виділяється гігантська енергія, яка зігріває всю сонячну систему, в тому числі й нашу планету.
Однак проблема ще й в тому, що термоядерною енергією дуже важко керувати. Набагато важче, ніж енергією розщеплення атома. Тому, хоча перші успішні випробування водневих бомб відбулися ще в 50-х роках минулого століття, керованого термоядерного реактора, який міг би стабільно виробляти енергію, досі не існує.
За словами провідного наукового співробітника відділу теорії ядерного синтезу Інституту ядерних досліджень НАНУ Юрія Яковенка, вчені американської лабораторії використовували спосіб, який полягає в тому, що за допомогою потужних лазерів водень досягає такої щільності, що стає важчим за свинець.
“Внаслідок проведених експериментів американцям вдалося отримати приблизно в 1,5 раза більше енергії, ніж було витрачено, – сказав Яковенко у коментарі “Апострофу”. – Це важливе досягнення, яке показало, що на основі термоядерних реакцій дійсно можна створити технології виробництва енергії”.
Водночас, європейські дослідники віддають перевагу технології керування термоядерними реакціями за допомогою магнітного поля.
“Зараз у Франції в рамках міжнародного проєкту ITER, до якого асоційована і Україна, відбувається будівництво експериментального реактора типу токамак (тороїдальна камера з магнітними котушками), – говорить Юрій Яковенко. – Планується, що він може запрацювати в грудні 2025 року. Дослідники сподіваються, що на цьому реакторі співвідношення видобутої енергії до витраченої досягне 10”.
Вважається, що такого співвідношення буде достатньо для того, щоб реактор можна було використовувати як генератор енергії.
В рамках проєкту також будуть відпрацьовуватися способи зняття виділеної енергії і її перетворення в електричну, яку можна використовувати в мережах.
Пізніше буде побудований демонстраційний реактор, який вже буде виробляти енергію для мережі, проте ще не буде йтися про його економічні показники. Зараз вважається, що якщо не трапиться значних накладок, такий реактор зможе запрацювати приблизно у 2045 році.
Експериментальний реактор типу токамак
Приборкання термоядерної енергії дасть людству практично невичерпне джерело енергії.
Фахівці припускають, що вже через 100 років атомна енергетика може зіткнутися з дефіцитом сировини. В той самий час, дефіциту водню на планеті немає. Зокрема з нього на дві третини складається звичайна вода.
Також, на відміну від ядерної енергії, термоядерна набагато безпечніша для людей і довкілля. Зовсім уникнути радіації у випадку аварії не вдасться, оскільки для реакції найчастіше використовуються ізотопи водню, один з яких (тритій) є радіоактивним. Але її буде принципово менше.
Деяке радіоактивне забруднення може відбуватися і при нормальній роботі реактора внаслідок опромінення. Проте це забруднення не йде в жодне порівняння з об’ємами радіоактивних відходів, які утворюються на АЕС.
“Кількість радіоактивного сміття, яке буде утворюватися при роботі термоядерної електростанції, буде на сім порядків (в десятки мільйонів разів, – “Апостроф”) менше, ніж при експлуатації традиційного атомного реактора”, – пояснює Юрій Яковенко.
Нова промислова революція
Очевидно, що перші промислові термоядерні електростанції з’являться у світі нескоро, не кажучи вже про повсюдне використання цієї технології для отримання енергії.
Але ж і з іншими джерелами енергії, у тому числі з тими, що використовуються сьогодні, було так само. Наприклад, ще зовсім недавно “зелена енергетика” представлялася як щось футуристичне, а сьогодні – це частина нашого повсякденного життя.
Мало того, свого часу використання в якості енергоносіїв газу, нафти та вугілля вважалося революційним рішенням.
Тому на нас чекають кардинальні трансформації, перш за все, у сфері енергетики, а також зміни всього світового економічного і навіть геополітичного устрою.
“Якщо ми знайдемо новий вид енергії – термоядерної, яка буде досить дешевою, безпечною та екологічною, то в цьому випадку у нас буде перекроювання економіки, як це свого часу відбулося наприкінці XIX століття (друга промислова чи технологічна революція – “Апостроф”). Цей час характеризувався різноманітними дослідженнями, які дали можливість використати ту енергію, яка раніше використовувалася неефективно”, – сказав у коментарі виданню керівник аналітичного напрямку мережі “АНТС” Ілля Несходовський.
Тоді це були вугілля та нафта, а трохи згодом – і газ.
Але час викопних джерел енергії закінчується, так само як і тих країн, які мають їх запаси і часто використовують ці ресурси як важіль тиску на решту світу.
Насправді керівники таких країн, як Саудівська Аравія та інших близькосхідних монархій, розуміють, до чого все йде, у зв’язку з чим інвестують свої наддоходи від продажу нафти в нові технології.
А ось Росія, якщо не враховувати різного роду декларації, ні в чому подібному не помічена.
Мало того, війна, яку вона розв’язала проти України, і санкції, зокрема проти її нафтогазового сектора, лише погіршують її ситуацію.
“Росія обрала дуже невдалий час для того, що вона зробила. Її викреслюють з газових постачальників, нафтових постачальників, і, враховуючи, які на сьогодні є тенденції у світі, наприклад, Саудівська Аравія буде просто в захваті від того, що вплив одного із конкурентів на ринку суттєво знижується”, – каже Ілля Несходовський.
Зниження доходів від продажу вуглеводнів уріже надходження до російського бюджету, що, як ми сподіваємося, позначиться і на витратах РФ на війну.
Що вже говорити про кошти, необхідні для розвитку нових технологій, у тому числі у сфері енергетики.
А ті країни (до них у майбутньому може і має приєднатися Україна), які вже сьогодні розвивають технології, зокрема термоядерного синтезу, лише збільшать свою економічну силу та вплив у світі.
“Той, хто першим розпочне промислове виробництво, отримає визначальний вплив у світі на найближчі 100 років, – прогнозує Ілля Несходовський. – Хто володіє технологією, той володіє світом”.
