Китай постави рекорд в края на декември с изкуственото си слънце, както е известен ядреният реактор Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST), като успешно поддържа температурата на плазмата близо до 70 милиона градуса по Целзий за 1056 секунди, или 17 минути и 36 секунди. . Въпреки че това постижение е положило солидна научна и експериментална основа за функционирането на термоядрен реактор, който в бъдеще ще доведе до истинска енергийна революция, възможно е човечеството все още да е далеч от постигането на тази цел.
Плазменият реактор е способен да възпроизвежда физическите реакции, които се случват в Слънцето и други звезди и да използва потенциала на ядрения синтез като източник на неограничена, чиста енергия - не произвеждаща радиоактивни отпадъци и не изискваща невъзобновяемо гориво като уран. За съжаление, все още има големи пречки за контролиране на тези реакции.
В процеса на ядрен синтез две леки атомни ядра се комбинират, за да образуват едно по-тежко ядро и в същото време се излъчват огромни количества енергия. В нашето Слънце, тези ядра се сблъскват едно с друго при изключително високи температури (повече от 10 милиона градуса по Целзий), което е възможно благодарение на огромната гравитация на звездата, обяснява Международната агенция за атомна енергия (МААЕ).
За да се постигне на Земята ефекта, който огромното гравитационно привличане на Слънцето оказва върху ядрата (и което увеличава шансовете им за сблъсък), са необходими температури над 100 милиона градуса по Целзий и интензивно налягане, за да се слеят деутерий и тритий (два вида водород). . Според МААЕ, „необходимо е също и достатъчно ограничение, за да се задържи плазмата и да се поддържа реакцията на синтез достатъчно дълго, за да се получи нетна печалба на мощността".
Понастоящем са разработени два метода за осъществяване на синтез. Традиционното, наречено магнитно задържане, се извършва в реактори тип токамак (руски акроним за „тороидална камера с магнитни намотки"), които използват магнити за притискане на плазмата от стените на контейнера, така че да може да се нагрява до високи температури чрез външни методи. За съжаление, това все още има своите недостатъци, тъй като електрическият ток влияе на плазмата и влошава нейната стабилност.
През последните десетилетия беше постигнат голям напредък в контрола на реакциите на синтез. През 60-те години на миналия век учените мечтаеха да задържат плазмата поне за няколко секунди, цифри, които сега се умножиха, както Китай демонстрира миналия месец. Междувременно мегапроектът на Международния експериментален реактор на Токамак (ITER), който се изгражда близо до Центъра за ядрени изследвания Кадараш в Южна Франция, вече е завършен на 75,8% и планира да демонстрира, че енергийната рентабилност наистина е възможна.
В момента най-ефективният реактор за термоядрен синтез е този на съоръжението NIF (National Ignition Facility) на Националната лаборатория в Лорънс Ливърмор, Калифорния, САЩ. Изследователите наскоро направиха историческа стъпка, като постигнаха с този реактор с инерционно ограничение „запалване и самоподдържащо се производство на енергия" след получаване на "изгаряща плазма", според проучване, публикувано тази седмица. Добивът, генериран в тези експерименти, се утроява в сравнение с предишните тестове.
Въпреки това, термоядрен реактори от всякакъв вид имат друг проблем. Тритият, от който се нуждаят, за да функционират, се получава главно по изкуствен път чрез облъчване на литий с неутрони в ядрени реактори. Изчислено е, че всеки гигават генерирана енергия от синтез ще изисква 56 килограма от този изотоп годишно, което би имало много висока цена, ако се вземе предвид, че един килограм струва около 30 милиона долара и само няколко килограма се произвеждат годишно.
За да заобиколят тази възможност, учените предлагат умножаване на тритий директно в термоядрени реактори, точно както правят в атомните реактори. Неутроните, които се образуват в резултат на синтеза, реагират с лития в корпуса на реакторната камера и го превръщат в тритий. Тази опция ще бъде тествана в ITER и следователно все още не е сигурно, че ще работи според очакванията.
Всички тези ситуации карат някои хора да вярват, че контролираният синтез не е нищо повече от невероятна мечта, която може да бъде преследвана за неопределено време. В тази връзка Илон Мъск коментира миналата година, че термоядрен синтез не е необходим и че е по-разумно да се подобри атомните електроцентрали и да се изградят колкото се може повече.
В момента проблемът с радиотоксичността на ядрените отпадъци може да бъде напълно овладян с реактори за бързи неутрони, въпреки че това не освобождава ядрената енергия от аварии и не я прави подходяща за бъдещо разширяване на космоса, тъй като такива полети биха изисквали тонове уран . В този контекст термоядрените електроцентрали изглеждат като източник на енергия за бъдещето, тъй като са мощни, екологични, безопасни и практически неизчерпаеми.
