Об управляемом термоядерном синтезе (УТС) заговорили в середине XX века. Перспективы обещаются потрясающие: к примеру, при распаде килограмма плутония, используемого в АЭС, в пересчёте на тепло, можно получить 23,2 миллиона киловатт-часов, а килограмм дейтерия и трития, применяемые при УТС, выдадут 93,7 миллиона киловатт-часов. И вот, что интересно — воды на Земле очень много, а 1/6500 всей воды на ней — это дейтерий.

Есть у термояда и неоспоримое преимущество перед той же ядерной энергетикой: при слиянии ядер атомов его топлива получается гелий и нейтрон. Последнему из реактора в общем-то никуда не деться, а гелий абсолютно безвреден. Даже если какая-то часть трития сможет утечь из реактора, это тоже не страшно. Во-первых, не такой уж тритий и радиоактивный, а, во-вторых, период его полураспада всего 12,3 года. Таким образом, отработанное топливо АЭС, если с ним ничего не делать, опасным останется на тысячи лет, а отходы термоядерного реактора — не больше 150-ти. Но и это ещё не всё. Основная на сегодня проблема термоядерного реактора является ещё одним его преимуществом.

Общая схема реакций в современных термоядерных реакторах. Ядро атома дейтерия (один протон и один нейтрон) сливается с ядром атома трития (один протон и два нейтрона). В итоге получается одно ядро атома гелия (два протона, два нейтрона) и один лишний нейтрон высокой энергии. © Wikimedia Commons

Помните, что реакцию на АЭС, если она вышла из под контроля, нельзя остановить, пока топливо не будет израсходовано? Так вот в термоядерном реакторе самоподдерживающаяся реакция невозможна. Да и окружающее вещество неспособно подпитывать реакцию, так как ядра атомов тяжелее дейтерия и трития. В Чернобыле из-за слияния ядер энергии выделилось столько, что активная зона перегрелась, а на Фукусиме расплавилась. Что мы имеем сегодня?

Специалисты заявляют, что до повсеместной термоядерной энергетики осталось 20 лет. Точно так же говорили и 20 лет назад. Собственно, эти 20 лет стали такой своеобразной шуткой. Можно ли вывести термояд на промышленный уровень? Да и нужно ли?

Есть мнение, что, даже если решить все имеющиеся сегодня проблемы термоядерной энергетики, она вряд ли сможет вытеснить уже имеющихся конкурентов.

Нужно ли более эффективное топливо?

Дейтерий и тритий действительно дают значительно больше энергии на килограмм топлива, вот только недостатка в топливе сегодня нет. Уран-238 некуда девать, что вызывает проблемы. По разным подсчётам, если использовать уже имеющиеся запасы, полученной энергии хватит лет на 200. И это при КПД всего 34%. Таким образом, развивая уже более или менее понятную технологию, человечество не будет знать проблем с энергетикой сотни лет.

Современные реакторы на быстрых нейтронах уже сегодня способны вовлекать в работу 95% всего отработавшего топлива, новейшие, находящиеся в разработке, — до 99%. Оставшийся процент будет состоять из изотопов, которые уже через 500 лет будут иметь радиоактивность на уровне природной урановой руды.

Помимо прочего, в реакторах на быстрых нейтронах не может быть и неконтролируемой реакции, как и в термоядерных. То есть современные ядерные реакторы безопасны, несмотря на то, что думают люди.

Более того, для запуска атомного реактора буквально достаточно поднести друг к другу стержни с плутонием-239 или ураном-235. Для запуска термоядерного реактора требуется многометровая вакуумная камера с температурой в сотню миллионов градусов в центре. Уже при беглом взгляде видно, что термояду будет крайне сложно конкурировать с АЭС даже с экономической точки зрения. Это если АЭС будут строить.

Так почему страны не строят АЭС с реакторами на быстрых нейтронах?

Вопрос неоднозначный, требующий отдельного рассмотрения, но многие считают, что дело исключительно в фобии, порождённой такими катастрофами, как в Чернобыле и на Фукусиме, которые существенно мифологизированы журналистами и экоактивистами.

С таким мнением я бы не согласился.

Во-первых, к реакторам на быстрых нейтронах вопросов не меньше, чем к устаревшим. Сегодня работает только один реактор данного типа находится, БН-800, на энергоблоке № 4 Белоярской АЭС в Свердловской области. По сути, он используется для отработки технологий, которые предстоит применить в реакторе БН-1200. Первый такой планируется построить там же к 2035-му году. Недостатков у реакторов этого типа тоже не так уж и мало.

Во-вторых, АЭС не сильно-то проще с точки зрения конструкции, чем термоядерный реактор — это сложные сооружения, созданные на основе сложных технологий. Да и такой уж безотходной, как частенько рассуждают люди, поддерживающие атомную энергетику, она не является. Проблема захоронения отработанного топлива есть, как бы не пытались её скрыть, подтасовывая факты. Более того, атомная промышленность помимо отработанного топлива ещё имеет тонны радиоактивных конструкций, которые тоже надо утилизировать (по сути их просто в глину закапывают), отработанный теплоноситель, а также предусмотренную технологией негерметичность.

Что мы имеем в итоге?

Две перспективные технологии генерации энергии. Первую ещё не довели до ума, ну а вторая пока только на начальных этапах развития.

Есть и другой довольно интересный вопрос: для чего нам создавать искусственное Солнце, если у нас уже есть естественное? Гигантский бесперебойно работающий термоядерный реактор беспрерывно вырабатывает энергию, которую нам надо научиться собирать.

Друзья, если хотите более детальный разбор и сравнение АЭС и УТС, дайте знать в комментариях.

• Плотность энергии различных элементов.
• Китайское «искусственное Солнце» побило мировой рекорд по удержанию плазмы. Долго ли до безграничной чистой энергии?