Наука и техника

Можно потратить любое количество денег, можно убить множество времени и человеко-часов научных и инженерных работников, но пока целый ряд технологических вопросов холодного термоядерного синтеза остаётся нерешённым, будущее коммерческой термоядерной энергетики будет по-прежнему оставаться неопределённым и туманным.


Одной из таких ключевых и до недавнего времени нерешённых проблем оставался вопрос формирования стабильного потока плазмы и управления этим потоком. Для работы термоядерного реактора обычно используется тороидальная "магнитная бутылка", ибо ни один твердотельный контейнер не в состоянии удерживать разогретую до десятков миллионов градусов плазму. Тут-то собака и порылась: запирать термоядерного джинна в магнитную бутылку научились, но управлять им, то есть, бороться с турбулентностями, пока получается не очень.

Именно в этой области добились успеха учёные их Массачусетского технологического института (MIT), которые на днях сообщили об успешном использовании радиоволн для управления разогретой до 50 миллионов градусов плазмы в опытном термоядерном реакторе Alcator C-Mod.

Реактор Alcator C-Mod, используемый в MIT для изучения процессов термоядерного синтеза, представляет собой систему квазистационарного типа, где плазма удерживается посредством мощного магнитного поля при очень высокой температуре. Именно такой тип реактора - токамак (не импульсный), будет использоваться в ныне строящемся во Франции под международным патронажем проекте ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor), в том числе, с финансовой и научной поддержкой России. Проект ITER изначально задумывался как способ довести идею термоядерного синтеза совместными международными силами до коммерческого внедрения. Однако в настоящее время именно реактор Alcator C-Mod из MIT остаётся наиболее мощным, способным обеспечить высочайшее давление плазмы с помощью сильнейшего магнитного поля.

Рапортуя об удачном проведении эксперимента, учёные из MIT приводят следующие подробности. Для снижения интенсивности турбулентных вихрей плазмы использовалась установка мощностью несколько миллионов ватт, облучающая плазму посредством обычной дипольной антенны на частотах в диапазоне 50 - 80 МГц. Радиочастотный способ "успокоения" плазмы оказался настолько эффективным, что учёные из MIT намерены рекомендовать его для применения в других термоядерных реакторах, включая проект ITER.

Интересно в этой связи отметить, что радиочастотный метод контроля плазмы был предсказан достаточно давно, однако потребовалось порядка 20 лет чтобы учёные подтвердили его действенность на практике. Теперь разработчики практической методики намерены оптимизировать процесс с помощью более точного подбора частоты радиоволн, силы магнитного поля и ионного состава плазмы.

К сожалению, кроме вопросов управления плазменным потоком перед разработчиками установок для коммерческого термоядерного синтеза остаётся множество других проблем. Например, разработка специальных материалов для захвата и нейтрализации потоков нейтронов высокой энергии, представляющих собой побочный продукт работы большинства типов термоядерных реакторов ("безнейтронные" реакции, увы, пока коммерчески малоперспективны, ибо требуют "дефицитного" Гелия-3). Сами по себе потоки нейтронов не радиоактивны, однако современные методики их захвата ведут к образованию побочных радиоактивных продуктов.

И хотя радиоактивность этих побочных материалов обладает периодом полураспада менее 100 лет (сравнивая с радиоактивными отходами современных атомных электростанций с периодом полураспада в десятки тысяч лет, так и хочется сказать о побочных продуктах термоядерного синтеза "всего лишь 100 лет"), вопрос надёжного перехвата и захоронения радиоактивных отходов пока остаётся в ряду открытых на пути коммерциализации термоядерного синтеза.