Прорив у термоядерній енергетиці чи рекламна акція?
Герой радянського культової стрічки «Дев’ять днів одного року» зробив відкриття у фізиці, але був вельми розчарований. Він хотів знайти спосіб керування термоядерною реакцією і за тодішніми уявленнями дати людству невичерпне джерело енергії.
Термоядерний синтез у некерованому вигляді використовується у водневих бомбах з 1950-х рр. На відміну від поділу ядер урану та інших радіоактивних елементів досить швидко вдалося розв’язати інженерні проблеми уповільнення і керування процесом ділення. У результаті було розроблено проекти і за ними побудовано атомні електростанції. У деяких країнах вони виробляють до 70% електроенергії.
Після перших вибухів водневих бомб відомий радянський фізик Ігор Курчатов запропонував почати розробку проекту керованого термоядерного синтезу (КТС). Головною перевагою такої електростанції, якщо її буде створено, є відносна безпека, а основним паливним елементом у ній буде водень та його ізотопи.
Людство над проблемою КТС б’ється вже понад 60 років, мета залишається досить далекою. Хоча наукова розробку КТС здійснено досить глибоко, найбільші труднощі постали перед інженерами і технологами.
Перша і досить складна проблема полягає в тому, що реакція термоядерного синтезу можлива за дуже високих температур, які сягають десятків, інколи сотень мільйонів градусів. Жоден матеріал не витримає такого потоку плазми. Є й інші проблеми.
Як альтернатива виникла ідея так званого холодного КТС, але вона виявилася не дуже реальною.
Уже багато років працює Рада міжнародної організації з будівництва термоядерного реактора ІТЕР (ITER, International thermonuclear experimental reactor). Місце зведення обрано за 60 км від Марселя. Проте будівництво передбачається завершити лише 2020 року.
Аби обійти складну проблему температури, запропоновано бомбардувати ядра водню за допомогою лазерів потужними імпульсами. У лабораторії американського наукового комплексу National Ignition Facility (NIF) було успішно протестовано систему запалювання інерційного керованого термоядерного синтезу (ІКТС), дію якої забезпечують 192 лазерних пучки.
Цими днями з’явилося повідомлення, яке цілком можна зарахувати до розряду наукових сенсацій.
Американська корпорація Lockheed Martin повідомила про значний технологічний прорив, здійснений її дослідниками в розробці компактного і потужного джерела термоядерної енергії. Як передбачається, перші робочі установки зможуть почати функціонувати вже через десять років. Дослідний зразок реактора Lockheed Martin мають намір запустити вже через рік, а повноцінний прототип — через п’ять років. Попередні результати досліджень свідчать про можливість створення реакторів, що працюють на синтезі легких ядер, потужністю близько 100 МВт і розмірами, які можна порівняти з вантажівкою.
Корпорація Lockheed Martin — одне з найбільших у світі підприємств, що спеціалізуюється на виготовленні військової та аерокосмічної техніки. Із середини 2000-х рр. ця компанія проектує багаторазовий космічний корабель Orion, для доправляння людей і вантажів на Міжнародну космічну станцію, Місяць, а в майбутньому — і на Марс. У штаті компанії налічується 113 тисяч осіб. Обсяг продажів корпорації за 2013 рік становив $45,4 млрд.
Роботи в галузі ядерних технологій корпорація вела в закритому режимі останні 60 років, проте вирішила повідомити про це громадськість з метою залучення державних чи приватних партнерів. Експерти пов’язують розгортання робіт з альтернативної енергетики найбільшого постачальника Пентагону із скороченням військових витрат США, що розпочалося.
Цікаво, що російські вчені й менеджери зустріли повідомлення Lockheed Martin доволі скептично.
Як повідомляє ТАСС, директор «ІТЕР-центру», доктор фізико-математичних наук Анатолій Красильников зазначив, що заява компанії — це «рекламна акція». «Не буде в них жодного дослідного зразка. Людство працює десятиріччями, а Lockheed Martin візьме і запустить. Я думаю, що вони роблять гарну рекламну акцію, привертаючи увагу до свого імені. До реального термоядерного реактора це стосунку не має».
Аналогічно висловився і академік Російської академії наук Євген Веліхов, президент Національного дослідницького центру «Курчатовський інститут». «Я цього не знаю, я вважаю, що це фантазії. Мені невідомо про проекти Lockheed Martin у цій галузі. Нехай заявляють. Розроблять — покажуть».
Цілком можливо, що така різка позиція російських вчених пов’язана з їхньою участю у проекті ITER. Якщо Lockheed Martin справді розробила відносно малогабаритну установку КТС, то будівництво ITER зумовить великі заперечення. Відповідно, під сумнів буде поставлено його фінансування. Кошти передбачаються досить значні. Називають суми від $6 млрд. Практика засвідчує, що початкові розрахунки ніколи не витримуються і вартість ITER буде набагато більшою.
Хоч там як, а питання КТС стоїть на порядку денному. Людство вже практично виробило величезні обсяги органічного палива. До того ж, наприклад, у випадку з газом енергетики повинні ділитися з хіміками. Останні знаходять дедалі більше застосувань для газу у виробництві різних хімічних матеріалів, призначених для промисловості і використання в побуті.
Якщо Lockheed Martin справді досягла вражаючого прориву в галузі КТС, то через 20 років ми будемо в абсолютно іншій ситуації в галузі енергетики.
Зараз здається, що 30-ті роки нинішнього століття досить далекі. Як мовиться, до них ще потрібно дожити. Насправді, це досить короткий період.
Наразі активно триває розробка важких бітумів і пісків для отримання нафти. Технологія досить складна і потребує подальшої розробки. Зокрема, й у виробництві принципово нового обладнання для видобутку нафти з бітумів і пісків. Відповідно, це потребує значних інвестицій, термін окупності яких чималий. Нехай не 20 років, але теж довго. Будь-який бізнесмен робить інвестиції не лише для того, щоб покрити витрати, а для отримання прибутку. Цілком закономірне запитання. Куди вкладати — в бітуми і піски для виробництва нафти чи в нову і надзвичайно перспективну термоядерну енергетику.
Свого часу саме великі інвестиції дали змогу розробити і побудувати атомні електростанції п’ятого покоління значно безпечніші, ніж, наприклад, Чорнобильська АЕС. Катастрофа на «Фукусімі» була пов’язана не лише зі стихійним лихом, а також із тим, що ця електростанція не пройшла модернізацію. Вона запобігла б такій масштабній аварії. Практично всі аварії на АЕС сталися на станціях першого і другого поколінь. Подальші АЕС вже надійніші. Саме тому до виробництва електроенергії на атомних електростанціях повертаються країни, що відмовилися від неї під емоційним впливом наслідків аварії на «Фукусімі».
Якщо припустити, що прорив Lockheed Martin має місце, сумніватися в цьому можна, але дуже корпорація авторитетна і брендова, то в середньостроковій перспективі на нас чекає кардинальна зміна у виробництві енергії. Додамо до цього і побудову компактних суднових двигунів і обладнання для космічних кораблів на основі КТС. У віддаленішій перспективі на порядку денному такі двигуни з’являться для літаків і автомобілів. Зараз це межує з фантастикою. Президент Франції Фор після відвідин першої автомобільної виставки висловив сумніви щодо їх корисності. Близько 15 років минуло, і війська, перекинуті на паризьких таксі, врятували столицю Франції від окупації німецькою армією, що наступала. Як мовиться, ніхто не знає наперед.
Першим і найважливішим наслідком буде відхід від нерівномірного розподілу джерел енергоресурсів. Родовища нафти, газу, вугілля є не у всіх країн. Звідси є постачальники і споживачі.
Для КТС необхідна загалом,вода, що пройшла певну обробку. За винятком пустель, з водою набагато легше, ніж із нафтою, газом та вугіллям. Хоча й не без проблем, але це вже пов’язано з неефективним використанням води і відсутністю рішень щодо водозахисних заходів, вирубуванням прибережних лісів тощо.
За цим настають політичні наслідки. Послаблення диктату постачальників енергоресурсів негайно приведе до повного перегрупування блоків держав.
При цьому слід мати на увазі, що перехід до термоядерної енергетики, особливо на початкових етапах, потребує значних інвестицій. Їх зможе собі дозволити держава з дуже сильною економікою. Відповідно, і вигоду вони отримають першими.
Коли триває війна на Донбасі, роздумувати про термоядерну енергетику здається дещо абстрактною справою.
Насправді, це не зовсім так. Агресія Росії, зокрема, має на меті прив’язати Україну до «Газпрому» і «Роснефти» як великого споживача і не допустити, щоб ми відійшли на світовий ринок енергоресурсів. Не в останню чергу й уповільнити виробництво вітчизняних енергоресурсів.
Отже, за термоядерною енергетикою слід стежити і вчасно розпочати рух до неї. Це зміцнить нашу незалежність.
