Термоядерный реактор — Устройство для получения энергии за счет термоядерного синтеза. В настоящий момент разработка еще не закончена, функционируют только экспериментальные установки.
polytech
polytech
термин

Термоядерный реактор

Устройство для получения энергии за счет термоядерного синтеза. В настоящий момент разработка еще не закончена, функционируют только экспериментальные установки.

Термоядерный синтез – процесс слияния атомных ядер в более тяжёлые, протекающий при сверхвысоких температурах и давлении.

Теоретически, термоядерный синтез, в случае его успешного осуществления в промышленных условиях, должен стать источником энергии, значительно превосходящим по эффективности все существующие.

not loaded

Схема термоядерного реактора с тороидальной камерой. © Wikimedia

Идея, стоящая за попытками термоядерного синтеза, заключается в следующем.

Атомные ядра состоят из частиц-нуклонов: положительно заряженных протонов и не имеющих заряда нейтронов. Вместе их связывает так называемое сильное взаимодействие частиц.

При изменении числа нуклонов в ядре, которое произойдет во время термоядерного синтеза, энергия связи должна выделяться в виде огромного количества тепла, теоретически превышающего энергозатраты на проведение реакции (которые также чрезвычайно велики). Данное обстоятельство вместе с доступностью неисчерпаемых источников топлива (сейчас чаще всего для экспериментов используют водород) и отсутствием продуктов сгорания делает термоядерный синтез чрезвычайно привлекательным в экономическом отношении.

Однако на практике осуществление всех проектов сталкивается с рядом серьезных трудностей.

Протоны как частицы с одноименным зарядом отталкиваются друг от друга, причем силы, ответственные за это, начинают действовать на довольно больших расстояниях. Для добавления же протона к ядру требуется сблизить их до примерно 10-13 см – расстояния, на котором может заработать сильное взаимодействие. Это сближение требует огромной энергии. В звездах, где термоядерный синтез происходит, достичь этого позволяет колоссальная сила гравитации, недоступная в экспериментах на Земле.

Единственным перспективным вариантом, по мнению большинства ученых, является разогрев плазмы до температуры выше поверхности Солнца. Однако в таком случае необходимо позаботиться о том, чтобы плазма не взаимодействовала со стенками реактора, иначе оборудование будет разрушено в считанные секунды.

В большинстве существующих установок для решения данной задачи используется тороидальная (то есть имеющая форму пустого кольца) камера, плазма внутри которой должна циркулировать, удерживаемая и разогреваемая мощными электромагнитами. Другой вариант конструкции предполагает облучение плазмы лазерными импульсами.

Крупнейшим термоядерным реактором в обозримом будущем должен стать строящийся на юге Франции международным консорциумом модуль ITER (англ. International Thermonuclear Experimental Reactor). Его запуск запланирован на 2035 год.