Термоядерна енергія

Зміст

1 Основні принципи реакції ядерного синтезу

2 Реакція синтезу в якості промислового джерела електроенергії

3 Радіоактивні відходи комерційної реакції синтезу

4 Вартість електроенергії в порівнянні з традиційними джерелами

5 Доступність комерційної енергії ядерного синтезу

6 Конструкція електростанції

7 Цикл пального

Сонце є природнім термоядерним реактором

Термоядерна енергія — це енергія у деякій придатній до використання формі, як правило це електрика, джерелом якої є реакція термоядерного синтезу. Із строго технічної точки зору більшість генерованої електроенергії є неявною формою термоядерної енергії, оскільки Сонце є величезним природнім термоядерним реактором, та практично всі горючі копалини на Землі є акумульованою сонячною енергією. Однак у вузькоспеціальному значенні термін використовується стосовно енергії що продукується під час штучно підтримуваної реакції термоядерного синтезу. На сьогоднішній день жодного термоядерного електрогенератора не існує, хоча інтенсивні експерименти тривають.

Основні принципи реакції ядерного синтезу

Реакція синтезу полягає у наступному: беруться два або більше атомних ядра та із застосуванням деякої сили зближуються настільки, що сили що діють на таких відстанях переважають сили електромагнітного відштовхування між однаково зарядженими ядрами, внаслідок чого формується нове ядро. Воно матиме дещо меншу масу аніж сума мас вихідних ядер, а різниця стає енергією що виділяється в процесі реакції. Скільки енергії виділяється описує відома формула E=mc². Легші атомні ядра простіше звести на потрібну відстань, тому водень, найпоширеніший елемент у Всесвіті, є найкращим пальним для реакції синтезу.

Встановлено, що суміш двох ізотопів водню, дейтерію та тритію, вимагає найменше енергії для реакції синтезу в порівнянні з енергією що виділяється під час реакції. Однак, хоча суміш дейтерію та тритію (D-T) є предметом більшості досліджень синтезу, вона в жодному разі не є єдиним видом потенційного пального. Іінші суміші що розглядаються можуть бути простішими у виробництві, їх реакція може бути надійніше контрольованою, або, важливіше, продукувати менше нейтронів. Особливе зацікавлення викликає останнє, так зване анейтронне пальне, оскільки успішне промислове використання саме такого пального означатиме відсутність довготривалого радіоактивного забруднення матеріалів та конструкції реактору, що в свою чергу би позитивно вплинуло на громадську думку та на загальну вартість експлуатації реактору, суттєво зменшуючи затрати на його декомісування. Проблемою залишається те, що реакція синтезу із використанням альтернативних видів пального набагато складніше підтримувати, тому D-T реакція вважається необхідним першим кроком.

Реакція синтезу в якості промислового джерела електроенергії

Комбіноване зображення зсередини Joint European torus, коли він вимкнутий, зліва, та працює, справа.

З ряду причин, енергія синтезу розглядається багатьма дослідниками в якості «природного» джерела енергії у довготривалій перспективі. Прихильники комерційного використання термоядерних реакторів для виробництва електроенергії наводять наступні аргументи на їх користь: