Китайские ученые работают над сбором солнечной энергии, однако, источник этой энергии будет на нашей планете. Страна разрабатывает собственный токамак — устройство для исследования термоядерного синтеза, который должен проложить человечеству путь к чистой энергии. Недавно было завершено строительство этого термоядерного реактора, а его запуск планируется на 2020 год.
Токамак HL-2M — «искусственное солнце», построено Китайской национальной атомной корпорацией в сотрудничестве с Юго-Западным физическим институтом. Термоядерный реактор сможет «разгоняться» до двухсот миллионов градусов Цельсия, что в 13 раз больше, чем в ядре нашей звезды.
Почему так жарко?
Процесс термоядерного синтеза базируется на принципе контролируемого сочетание атомов, который выделяет значительное количество тепла. Этот процесс в определенной степени противоположный тому, что происходит в атомных реакторах, где эти атомы контролируемо расщепляют.
В результате мы получим чистую и дешевую энергию и не такие токстичные, по сравнению с АЭС, отходы. Собственно, отходами термоядерных реакций станут безвредный гелий и радиоактивный тритий с периодом полураспада 12 лет.
Однако, этот процесс является чрезвычайно сложным для современной науки. Проблемой искусственного термоядерного синтеза является то, что он менее стабилен, чем тот, что происходит внутри Солнца. Горячий газ имеет тенденцию прорываться сквозь магнитный барьер и наносить повреждения внутренней стенке реактора.
Как работает искусственное солнце?
Сегодня электростанции полагаются на ископаемое топливо или возобновляемые источники — такие, как вода или ветер. Конечно, есть интересные и перспективные проекты, но к повседневному использованию им еще очень далеко.
Следовательно, независимо от источника энергии, электростанции производят электричество с помощью преобразования механической энергии в электрическую. Скажем, атомные станции — это по сути большие кипятильники, в которых деление атомов нагревает воду. Вода закипает и превращается в пар, который вращает турбину.
Внутри токамака энергия получается посредством слияния атомов, которые (сюрприз!) нагревают воду. В бубликоподобной камере под воздействием высоких температур и давления, ядра атомов водорода теряют электроны, а газ превращается в раскаленную плазму.
Люди научились удерживать эту плазму в одном месте с помощью сверхмощных магнитных катушек, которые не дают ей контактировать со стенками камеры. Собственно, само название «токамак» является акронимом словосочетания «тороидальная камера с магнитными катушками».
Это не первый подобный проект Юго-Западного университета КНР. Ученые этого университета создали первый китайский токамак еще в 1984 году. Сегодняшний проект является частью большого, глобального проекта под названием «Международный термоядерный экспериментальный реактор» (ITER).
ITER — это самый большой проект в области атомного синтеза стоимостью 20 млрд евро. В нем принимают участие 35 государств, которые планируют построить еще один мощный термоядерный реактор во Франции до 2025 года.
Атомный синтез имеет все шансы стать самым мощным источником энергии, из всех известных на Земле. Контролируемое слияние атомов может дать в четыре миллиона раз больше энергии, чем сжигание угля и нефти, и быть в четыре раза мощнее, чем атомные электростанции.
