Энергетика и экология. Термоядерные реакторы.

Возможным способом получения атомной энергии является ядерный синтез, когда идет не расщепление тяжелого атома, а слияние двух мелких в более крупный атом, сопровождаемое потерей массы, которая превращается в энергию. Примером служит солнце и другие звезды, где в их недрах идет ядерный синтез. Они состоят из водорода и его ядра и при слиянии образуют ядро гелия с выделением энергии. Водородная бомба - это копия солнечного ядерного синтеза.
На земле водорода много (в воде по два его атома приходится на молекулу воды). Гелий - инертный нераднационный газ и не загрязняет атмосферу. Научимся управлять ядерным синтезом и получим неисчерпаемый источник энергии в виде водорода. Но для слияния атомов водорода нужна температура до 100000000°С и очень высокое давление (условия Солнца). Отсюда и трудности ядерного синтеза и термоядерной реакции. В водородной бомбе для запуска термоядерной реакции используется атомный взрыв, что весьма мало приемлемо для работы электростанций.

Еще одна очень непростая проблема - где держать разогретый водород? Ни одно вещество не выдерживает такой температуры - переходит в газ. Есть два направления работы по этой проблеме.
1. Установка ТОКА-МАК (тороидальная камера с магнитным полем) института атомной энергии им. Курчатова в Москве удерживает ионизированный разогретый водород в магнитом поле.
2. Лазерный ядерный синтез - на кусочек замороженного водорода направлен лазерный луч, доводящий быстро водород до нужных температуры и давления, обусловливая слияние ядер. Практическое решение этой проблемы представляется достаточно отдаленным - еще 30-40 лет усиленной работы и затрат на десятки млрд. долларов.

При изучении ядерного синтеза применяются изотопы водорода: дейтерий (2Н) и тритий (3Н); обычный водород (1Н) для слияния ядер требует еще более высоких температур и давления. 2Н - природный изотоп, и его легко выделяют из морской воды, 3Н - нестабильный изотоп и получается промышленным путем бомбардировкой ядер лития (Li) нейтронами, получаемыми в процессе слияния ядер дейтерия (2Н) и трития (3Н).
Литий является относительно редким элементом и при использовании в термоядерном синтезе быстро иссякает. К этому следует добавить, что тритий радиоактивен, опасен для людей и есть проблемы с его хранением - при его утечке термоядерные реакторы станут источником заражения среды. Кроме того, материалы реактора высокорадиоактивные и их захоронение проблематичное. Наконец, низкий КПД турбогенератора (до 20 %) приведет к рассеиванию большого количества тепла.

В последние годы появилось сообщение о возможности слияния ядер водорода в условиях комнатной температуры при электролизе тяжелой воды, в молекулах которой атомы водорода (1Н) замещены дейтерием (2Н), с использованием палладиевых электродов - в них диффундирует часть дейтерия, где ядра сливаются и выделяют тепло.

Из приведенного краткого анализа соотношения различных источников энергии и экологии окружающей среды вытекает довольно четко необходимость ведения работ по использованию неисчерпаемых источников энергии (солнце, вечер, вода и т.д.), негативное влияние которых на природу всегда находится на уровне фонового.
0
457
RSS
Нет комментариев. Ваш будет первым!
Загрузка...