Экологический Блог

Время ставит перед нами новые вызовы и задачи, решение которых абсолютно безотлагательно. Ошибочно полагать будто выбросы углекислого газа будут уменьшаться на фоне общего экономического роста. Если цены на нефть и газ так и будут повышаться, то индустриально развитые страны вновь обратятся к углю. В данный момент в США, Канаде, Индии и Китае (ни одна из стран не подписала Киотский протокол) строится около 850 электростанций, работающих от угля - самого экологически грязного топлива.Какие же источники энергии будут использовать наши внуки? Будет ли эта энергия восполнимой и экологически чистой? Какие альтернативы ископаемому топливу уже существуют для нас, а какие еще нужно изобрести или запустить в массовое производство? Эти и другие вопросы нужно начать решать уже сейчас. В любом случае, если мы не заложим основу для энергии будущего, то делать это придется нашим потомкам. А им и так предстоит решать огромное количество проблем, созданных нашим поколением.

Итак, какие альтернативные источники энергии доступны нам уже сегодня?

Атомная энергия.

Ученые утверждают, что этот вид получения энергии обладает существенными приемуществами по сравнению с ядерным расщеплением:

• водород практически неисчерпаем на нашей планете;
• реакция термоядерного синтеза не может выйти из под контроля;
• образование незначительного количества радиоактивных отходов с коротким периодом полураспада (ни исходное топливо - дейтерий и тритий, ни получаемый продукт - гелий, не радиоактивны);
• отсутствие продуктов сгорания и выбросов углекислого газа;
• несравнимо большая эффективность.

Ядерный синтез происходит каждую секунду на Cолнце, природном реакторе термоядерного синтеза, когда два атома водорода, соединяясь в один атом гелия, производят огромное количество энергии. Но для симуляции подобного процесса на Земле нужно, как минимум, создать температуру Солнца  (где-то около 14 млн С) для получения плазмы, далее организовать огромное гравитационное поле, чтобы удерживать эту плазму от контакта с материалом термоядерного реактора (ни один металл не выдержит соприкосновения с плазмой), и наконец, разработать материал, который бы выдержал нейтронную бомбардировку во много раз превышающую таковую в ядерных реакторах.

Реактор, в котором возможно произвести плазму называется токамак (термин был введен Игорем Головиным, учеником академика Курчатова и сокращенно обозначает “тороидальная камера магнитная”) и представляет собой магнитную камеру-ловушку, способную удерживать плазму с помощью магнитного поля. Несмотря на то, что термоядерный синтез уже возможен в лабораторных условиях, коммерческие токамаки пока что попросту нерентабельны  - затраты на запуск реакции синтеза намного больше больше, чем потенциальная прибыль от полученной энергии.

Несмотря на то, что привычные нам атомные станции ядерного расщепления пока еще намного дешевле в эксплуатации и экономически выгоднее, чем токамаки, правительства многих стран вкладывают деньги в долгосрочные исследования термоядерного синтеза, понимая что эта невероятно дешевая, чистая и эффективная альтернатива ядерному расщеплению может решить многие политические и экономические вопросы.

Через год начнется сооружение первого международного экспериментального термоядерного реактора (ITER ) на юго-востоке Франции. Его планируется завершить к 2016 году. В настоящее время в фазе тестирования находятся несколько токамаков в Китае, Индии и Корее. Но эти реакторы могут удерживать плазму всего лишь в течении нескольких десятков секунд, за которые тратится весь запас энергии.

Сейчас перед учеными, внедряющими технологию ядерного синтеза, стоит как минимум две задачи: (1) продемонстрировать, что токамак в состоянии обеспечивать слияние изотопов водорода (дейтериума, трития) в течении достаточно долгого периода времени, чтобы получить десятикратно увеличить расходуемую энергию; (2) интегрировать все имеющиеся технологии для создания первого коммерчески выгодного токамака.

Еще одна интересная возможность открывается нам при использовании термоядерного синтеза, а именно, получение урана из тория, путем облучения его скоростными нейтронами, произведенными в токамаках. Запасы тория в 3-4 раза превышают запасы урана в земной коре (последний лет через 50 начнет исчезать из недр земли), поэтому превращая торий в уран мы сможем продолжать использовать ядерные реакторы как резервный источник энергии.

Самым реальным сценарием событий на ближайшее будущее, по мнению экспертов, станет создание гибридных атомных станций на основе термоядерного синтеза и ядерного расщепления.

В следующей части:

Орбитальная солнечная энергия
Энергия тропосферного ветра
Энергия, предложенная научными фантастами
Нанотехнология в производстве солнечных панелей
Всемирная электрическая паутина