Термоядреният синтез е енергията на бъдещето

Нека помислим за енергийното бъдеще на човечеството. Изкопаемите горива, които създават по-голямата част от световната енергия днес, са богат, но фундаментално ограничен ресурс.

Възобновяемите източници като вятърна, слънчева и водноелектрическа енергия имат различни ограничения, но ги обединява едно: те са непостоянни. Съществува едно дългосрочно решение, което преодолява всички тези проблеми: термоядреният синтез, пише списание Forbes.

Проблемът с изкопаемите горива изглежда очевиден: не можем просто да генерираме повече въглища, нефт или природен газ, когато сегашните ни запаси изчезнат. Изгаряхме почти всяка капка, до която можем да се доберем в продължение на 3 века, и този проблем ще се влоши.

Източник: iStock

ТЕЦ-овете са сред най-големите замърсители на околната среда

Въпреки че имаме още стотици години, преди да изчерпим всичко, количеството не е неограничено. Съществуват и легитимни опасения, свързани с опазването на околната среда, които нямат общо с глобалното затопляне.

Изгарянето на изкопаеми горива създава замърсяване, тъй като химичният състав на тези въглеродни източници на гориво съдържа много повече от въглерод и водород, а изгарянето им (за генериране на енергия) също изгаря всички примеси, освобождавайки ги във въздуха. Освен това процесът на рафиниране и/или извличане е мръсен, опасен и може да замърси цели водни басейни като реки и езера.

От друга страна, възобновяемите енергийни източници са непостоянни, дори и в най-добрия случай. Ако опитате да захраните мрежата си по време на сухи, облачни (или нощни) или периоди на суша, сте обречени на неуспех. Абсолютният капацитет за съхранение на енергия, необходим за захранване дори на един град при неподходящи условия за създаване на енергия, е обезсърчаващ.

Източник: GettyImages

Възобновяемата енергия е чиста, но непостоянна

Същевременно замърсяването, свързано със създаването на слънчеви панели, производството на вятърни или водноелектрически турбини и (особено) създаването на материали, необходими за съхраняване на големи количества енергия, също е огромно. Дори т. нар. "зелена енергия" не е лишена от недостатъци.

Налице е и ядреният вариант. Самата дума "ядрен" е достатъчна, за да предизвика силни реакции от много хора. Идеята за атомни бомби, за радиоактивни отпадъци, за сривове и бедствия като Чернобил и Фукушима - да не говорим за остатъчния страх от Студената война - превръща отрицанието на атомната енергия в основна позиция за голям брой хора. Този страх не е напълно неоснователен, когато става дума за ядрено делене. Но деленето не е единствения начин за създаване на ядрена енергия.

През 1952 г. Съединените щати взривяват Айви Майк, първата демонстрирана реакция на термоядрен синтез, настъпила на Земята.

Източник: Getty Images

Случилото се в АЕЦ Фукушима все още стряска сънищата на мнозина

Ядреното делене включва вземането на тежки, нестабилни (и вече радиоактивни) елементи като торий, уран или плутоний, предизвиквайки реакция, която ги кара да се разделят на по-малки, също радиоактивни компоненти, които освобождават енергия.

За разлика от него, нищо, свързано с термоядрения синтез, изобщо не е радиоактивно. Реактивите са леки, стабилни елементи като изотопи на водород, хелий или литий. Продуктите също са леки и стабилни - като хелий, литий, берилий или бор.

Досега деленето се е случвало в свободна или контролирана среда, движейки се по-бързо от изходната точка (където изходящата енергийната мощност е по-голяма от входящата) с лекота, докато синтезът никога не е достигнал изходна точка в контролирана среда. Но възникват 4 основни възможности.

Класически термоядрен синтез

Инерционно затваряне на синтеза

Вземаме топче водород - горивото за тази реакция на сливане - и го компресираме с помощта на много лазери, които обграждат топчето. Компресията кара ядрата на водорода да се слеят в по-тежки елементи като хелий и да освободят изблик на енергия.

Магнитно затваряне на синтеза

Вместо да се използва механична компресия, защо да не позволим на електромагнитната сила да свърши работата по затварянето? Магнитните полета затварят прегрята плазма от разтопим материал, а реакциите на ядрен синтез се извършват в реактор в стил Токамак.

Магнетизиран целеви синтез

При магнетизирания целеви синтез се създава прегрята плазма и се затваря магнетично, но буталата около нея компресират горивото вътре, създавайки избухване на ядрен синтез във вътрешността.

Източник: New Energy

Така изглежда случващото се в термоядрен реактор

Субкритичен синтез

Вместо да се опитва да предизвика синтез с топлина или инерция, субкритичният синтез използва подкритична реакция на делене - с нулева възможност за разтопяване - за да предизвика реакция на сливане.

Първите две възможности са изследвани в продължение на десетилетия и са най-близо до желаната изходна точка. Другите две са нови, като последното е спечелило много нови инвеститори и стартиращи фирми през това десетилетие.

Дори ако отхвърляте климатичната наука, проблемът за захранването на света с енергия и то по устойчив, незамърсяващ начин е едно от най-обезкуражаващите дългосрочни предизвикателства, пред които е изправено човечеството.

Източник: iStock

Процес на термоядрен синтез между 2 елемента

Термоядреният синтез като източник на енергия никога не е получил необходимото финансиране, за да се доразвие и осъществи, но това е физически възможното решение на енергийните нужди на човечеството без очевидни недостатъци.

Ако можем да премахнем идеята от главите си, че "ядрен" означава "имащ потенциал за бедствие", хората от целия политически спектър просто биха могли да се съберат и да решат енергийните и екологични нужди на човечеството само с един удар.

Ако смятате, че правителството трябва да инвестира в науката с национални и глобални средства, не можете да постигнете по-добра възвращаемост от тази, идваща от от успешното изследване на термоядрения синтез. Физиката работи прекрасно, сега се нуждаем само от инвестициите и от инженерните научни пробиви.