Pierre-Gilles de Gennes
Французский нобелевский лауреат
Всем электронным устройствам и машинам нужна энергия и человечество потребляет её очень много. Но ископаемое топливо заканчивается, а альтернативная энергетика пока что недостаточно эффективна.
Есть способ получения энергии, идеально подходящий всем требованиям – Термоядерный синтез. Реакция термоядерного синтеза (превращение водорода в гелий и выделение энергии) постоянно происходит на солнце и этот процесс дает планете энергию в виде солнечных лучей. Нужно только имитировать его на Земле, в меньшем масштабе. Достаточно обеспечить высокое давление и очень высокую температуру (в 10 раз выше, чем на Солнце) и реакция синтеза будет запущена. Чтобы создать такие условия, нужно построить термоядерный реактор. Он будет использовать более распространенные на земле ресурсы, будет безопасным и более мощным чем обычные атомные станции. Уже больше 40 лет предпринимаются попытки его строительства и ведутся эксперименты. В последние годы на одном из прототипов даже удалось получить больше энергии чем было затрачено 1. Наиболее амбициозные проекты в этой сфере представлены ниже:
Государственные проекты
ITER
Крупнейший проект в сфере энергетики и самый масштабный в мире научный проект – строительство термоядерного реактора ITER во Франции. Этот экспериментальный реактор за 40 млрд. долларов ещё не будет служить полноценной электростанцией, но будет доказательством того, что термоядерная энергетика возможна. Коалиция стран, включающая и Россию, должна завершить строительство реактора к 2026 году.
подробнее
Wendelstein 7-X
Наибольшее внимание общественности последнее время достаётся другой конструкции термоядерного реактора – стелларатору Wendelstein 7-X (стелларатор сложнее по внутреннему устройству чем ITER, который является токамаком). Потратив чуть более 1 млрд. долларов немецкие ученые за 9 лет соорудили к 2015 году уменьшенную, демонстрационную модель реактора. Если он будет показывать хорошие результаты будет построена более масштабная версия.
подробнее
MegaJoule Laser
MegaJoule Laser во Франции будет самым мощным в мире лазером и будет пытаться продвинуть метод строительства термоядерного реактора, основанный на использовании лазеров. Ввод французской установки в строй ожидается в 2018 году.
подробнее
National ignition facility
NIF (National ignition facility) было построено в США за 12 лет и 4 млрд. долларов к 2012. Они рассчитывали протестировать технологию и после сразу строить реактор, но оказалось, что, как сообщает википедия — considerable work is required if the system is ever to reach ignition. В результате грандиозные планы были отменены и ученые занялись постепенным совершенствованием лазера. Последняя задача – поднять эффективность передачи энергии с 7% до 15%. Иначе финансирование от конгресса этого метода достижения синтеза может прекратится.
подробнее
Установка в Сарове
В конце 2015 года в Сарове началось строительство здания для самой мощной в мире лазерной установки. Она будет мощнее текущей американской и будущей французской и позволит провести эксперименты необходимые для строительства «лазерной» версии реактора. Завершение строительства в 2020 году.
MagLIF fusion
Расположенный в США лазер — MagLIF fusion признается темной лошадкой среди методов достижения термоядерного синтеза. Недавно этод метод показал результаты лучше ожидаемых, но мощность всё ещё нужно увеличить в 1000 раз. Сейчас лазер проходит апгрейд, и к 2018 учёные надеются получить столько же энергии, сколько потратили. В случае успеха будет построена увеличенная версия.
подробнее
Институт ядерной физики
В российском ИЯФ упорно проводили эксперименты над методом «открытых ловушек» от которого отказались США в 90е. В результате были получены показатели, считавшиеся невозможными для этого метода. Учёные ИЯФ полагают, что их установка сейчас находится на уровне немецкой Wendelstein 7-X (Q=0.1), но дешевле. Сейчас за 3 млрд. рублей они строят новую установку
подробнее
Игнитор
Руководитель Курчатовского института постоянно напоминает о планах построить в России небольшой термоядерный реактор – Игнитор. По плану, он должен быть также эффективен как ITER, хоть и меньше. Строительство его должно было начаться ещё 3 года назад, но такая ситуация типична для крупных научных проектов.
подробнее
EAST
Китайский токамак EAST начале 2016 года сумел получить температуру в 50 млн. градусов и продержать её 102 секунды. До начала постройки огромных реакторов и лазеров все новости про термоядерный синтез были такими. Можно было подумать, что это просто соревнование среди ученых – кто дольше удержит всё более высокую температуру. Чем выше температура плазмы и чем дольше её удается удерживать – тем мы ближе к началу реакции синтеза. Таких установок в мире десятки, ещё несколько (1) (2) строится так что скоро рекорд EAST будет побит. В сущности, эти небольшие реакторы, это просто тестирование оборудования перед отправкой в ITER. подробнее
Частные проекты
Lockheed Martin compact fusion
Lockheed Martin объявил в 2015м о прорыве в термоядерной энергетики, который позволит им построить небольшой и мобильный термоядерный реактор за 10 лет. Учитывая, что даже очень большие и совсем не мобильные коммерческие реакторы ожидались не ранее 2040 года, заявление корпорации было встречено скептически. Но компания располагает большими ресурсами так что кто знает. Прототип ожидается в 2020 году.
подробнее
Helion Energy
Популярный в кремниевой долине стартап Helion Energy имеет свой уникальный план по достижению термоядерного синтеза. Компания привлекла больше 10 млн долларов и рассчитывает создать прототип к 2019.
подробнее
Tri Alpha Energy
Держащийся в тени стартап Tri Alpha Energy недавно добился впечатляющих результатов в продвижении своего метода термоядерного синтеза (теоретиками было разработано >100 теоретических способов добиться синтеза, токамак просто самый простой и популярный). Компания также привлекла более 100 млн долларов средств инвесторов.
подробнее
General Fusion
Проект реактора от Канадского стартапа General Fusion ещё больше не похож на остальные, но разработчики в нем уверены и привлекли за 10 лет больше 100 млн. долларов, чтобы построить реактор к 2020 году.
подробнее
First light
Стартап из Соединенного королевства — First light имеет самый доступный для понимания сайт, образовался в 2014 году, и объявил о планах использовать последние научные данные для менее затратного получения термоядерного синтеза.
подробнее
Tokamak Energy
Ещё один британский стартап – Tokamak Energy рассчитывает на новые технологии в сверхпроводниках, позволяющие, по их словам, добиться термоядерного синтеза на небольшом реакторе и по меньшей стоимости.
подробнее
MIT group
Ученые из MIT написали статью с описанием компактного термоядерного реактора. Они уповают на новые технологии, появившиеся уже после начала строительства гигантских токамаков и обещают осуществить проект за 10 лет. Пока неизвестно будет ли им дан зеленый свет на начало строительства. Даже в случае одобрения, статья в журнале, это ещё более ранняя стадия чем стартап
подробнее
Lawrenceville Plasma Physics
Термоядерный синтез – это, пожалуй, наименее подходящая для краудфандинга индустрия. Но именно с его помощью и также с финансированием НАСА, компания Lawrenceville Plasma Physics собирается построить прототип своего реактора. Из всех реализуемых проектов, этот больше всего похож на мошенничество, но кто знает, может, что-то полезное они привнесут в эту грандиозную работу.
подробнее
Планы на будущее
DEMO
ITER будет только прототипом для постройки полноценной установки DEMO – первого коммерческого термоядерного реактора. Его запуск сейчас запланирован на 2044 год и это ещё оптимистичный прогноз.
подробнее
Гибридный реактор
Но есть планы и на следующий этап. Гибридный термоядерный реактор будет получать энергию и от распада атома (как обычная атомная станция) и от синтеза. В такой конфигурации энергии может быть в 10 раз больше, но безопасность ниже. Китай рассчитывает построить прототип к 2030, но эксперты говорят, что это всё равно что пытаться собрать гибридные автомобили до изобретения двигателя внутреннего сгорания.
подробнее
Итог
Нет недостатка в желающих принести в мир новый источник энергии. Наибольшие шансы есть у проекта ITER, учитывая его масштаб и финансирование, но другие методы, а также частные проекты не стоит сбрасывать со счетов. Ученые десятки лет трудились над запуском реакции синтеза без особых успехов. Но сейчас проектов по достижению термоядерной реакции больше чем когда-либо. Даже если каждый из них провалится, новые попытки будут предприняты. Вряд ли мы успокоимся, пока не зажжем миниатюрную версию Солнца, здесь, на Земле.
Комментарии (40)
zookko
17.08.2016 23:14+2Здорово, что всё не ограничивается одним токамаком и есть альтернативные разработки. Но больше всего нравится Генерал Фьюжн — эти паровые молоты, это так по стим-панковски!))
MaxAlekseev
18.08.2016 00:23+7И не забываем, что по закону вероятности на таком количестве установок, шанс открытия портала в другое измерение значительно выше, чем на одном большом адронном коллайдере!
profesor08
18.08.2016 03:23А как-же черные дыры? Не знаю откуда и как, но желтая пресса найдет способ чтоб будоражить умы непросвещенных.
jetexe
18.08.2016 11:16Что значит откуда? «Звезда» есть, ЧД появляются из звёзд, добавим немного журналистской магии и вуаля мини чд на земле, опять…
И даже плевать что массы не хватит
dfgwer
18.08.2016 02:28+2Реактор от General Fusion, полна стимпанка. Только представьте себе, огромный шар расплавленного свинца окруженный ста паровыми молотами. Молоты бьют со всех сторон многометровый шар из расплавленного металла, посылая волну которая сойдется в центре и сожмет немного топлива до звездных температур зажигая реакцию слияния.
Symphel
18.08.2016 07:34>considerable work is required if the system is ever to reach ignition
«Требуется значительная работа, чтобы система когда-либо достигла зажигания».
Я вам помог?
InnovationCat
18.08.2016 21:13Это просто было связано с названием. National Ignition facility собственно Ignition в итоге не добился. Хоть и строили 12 лет и сняли несколько рекламных роликов с заявлениями что через 2-3 года все будет)
phozzy
18.08.2016 09:38+1Tri Alpha работает в паре с Институтом Ядерной Физики. Во всяком случае часть оборудования для Tri Alpha изготовлена там.
Так же, не знаю плюс это или минус, в совет директоров Tri Alpha входит Чубайс.
В общем, если у них получится, а показателей они достигли хороших, Россия тоже будет иметь доступ к этим технологиям.
Nadoedalo
18.08.2016 09:56+2А они всё так же будут нагревать воду что бы она крутила турбину?
zookko
18.08.2016 10:29Пока они ничего не будут нагревать — это экспериментальные установки. А в будущем да, походу, всё по-классике: вода, турбина.
Named
18.08.2016 10:37-1А если это называют миниатюрным солнцем, принцип солнечных батарей параллельно использовать можно?
solariserj
18.08.2016 11:49И куда их запихнешь? Реакция ведь закрытая.
Сразу в котел? Температура батарей повысится и они выйду из строя.
SHVV
18.08.2016 12:11В реакции дейтерий + тритий основная энергия выходит с нейтронами. Если вы сделаете солнечные батареии на нейтронах, то пожалуйста. Но пока ничего эффективнее тепловой машины для этого не придумали.
А вот для реакции дейтерий + гелий-3, основная энергия выделяется в виде заряженных частиц. Её можно конвертировать в электричество практически напрямую, МГД генератором, например.
Structure
18.08.2016 13:08-1Думается мне, что будет комбинированная установка.
Высокотемпературное разложение + топливная ячейка.
Термоэлектрический генератор.
Вода-пар-турбина.
Structure
18.08.2016 11:32Пффф. Есть проекты и получше. /сарказм
Физики и астрономы ещё не договорились, что такое есть тёмная материя (если она вообще существует), а американская компания Brilliant Light Power (BrLP) уже построила и продемонстрировала публично опытную установку, которая вырабатывает энергию из воды, выбрасывая тёмную материю в выхлопную трубу.
http://www.oilru.com/news/527475/
Тут побольше http://energovector.com/files/ev08-2016.pdfSchmeL
18.08.2016 12:49Ну так поговаривают, что Тесла тоже из «эфира» энергию для своего электромобиля получал :)
robux
18.08.2016 13:19-6> Вряд ли мы успокоимся, пока не зажжем миниатюрную версию Солнца, здесь, на Земле.
Второе Солнце здесь на Земле это конечно хорошо…
Но куда апологеты термояда будут отводить излишки тепла??
Или для них проблемы глобального потепления не существует?
P.S. Строить АЭС и термоядерные станции на Луне и Марсе — это было бы отлично, но на Земле-то зачем?! Головой-то думать собираются эти термоядерные мартышки?Structure
18.08.2016 13:34+5Они-то думают головой, а вот Вы — нет.
Проблему глобального потепления связывают с парниковыми газами, которые создают «одеяло». Из-за чего тепловая энергия хуже излучается в космос, что приводит к увеличению температуры.Vokhsam
18.08.2016 20:28-1Учитывая еще, что деятельность человека, по сравнению с выделениями газа океаном — ничто.
SadOcean
18.08.2016 20:28Солнце поставляет на поверхность нашей планеты количество энергии, на несколько порядков превышающее все наши обозримые потребности, но не в самом удобном для нас виде. Существенная ее часть отражается и рассеивается обратно в космос. Очевидно, сейчас для нас добыть удобную энергию существенно важнее, а порядок величин говорит, что рассеивание лишней тепловой энергии — не существенная проблема на фоне существующих природных источников.
skirpichenko
18.08.2016 20:34-1Скорее всего, к моменту создания (если он настанет) полноценного термоядерного реактора, а это случится не раньше 2050-х годов, мировая энергетика станет настолько децентрализованной и дешевой, что экономического смысла переходить на него не будет. Если экстраполировать текущие тренды — удешевление солнечной энергетики и аккумуляторов на 10% в год, то через 40 лет получим в 117 раз более доступную энергию солнца! Принимая во внимание, что уже сейчас она становится способной конкурировать с атомной и другими видами генерации, через 40 лет мы получим повсеместно бесплатную энергию. Даже если такой прогноз окажется в 10 раз оптимистичнее реальности все равно экономические перспективы термоядра туманна.
Mr_Boshi
18.08.2016 20:58+1А почему ни слова о строящейся в НИЦ «КИ» установке Т-15?
InnovationCat
18.08.2016 21:16+1
AngusMetall
19.08.2016 17:44+1А что там с локхидовской установкой? Они что-то там про год-два, вроде, говорили в прошлом году.
a5b
19.08.2016 18:26Lockheed Martin Skunk Works: https://en.wikipedia.org/wiki/High_beta_fusion_reactor
http://www.lockheedmartin.com/us/products/compact-fusion.html
Из последних новостей: May 3, 2016
http://www.defensenews.com/story/defense/innovation/2016/05/03/lockheed-nuclear-fusion-generator-investment/83870398/
Lockheed Martin continues to invest in its portable nuclear fusion generator, with that investment recently entering a more advanced stage, according to the head of the company’s Skunk Works division.
Rob Weiss told an audience at the Atlantic Council that Lockheed is “about four months into a little bit more significant investment” into the technology, which was first revealed around two years ago.
Weiss also confirmed the team has achieved “initial plasma,” an important early step for the reactor.https://www.quora.com/What-happened-to-the-Fusion-Reactor-by-Lockheed-Martin
Lockheed Compact Fusion had a commercialization target date of 2024
tnenergy
21.08.2016 23:12+2Тут конечно все в кучу — гигантский ИТЭР, который по сравнению с другими проектами как Солнце по сравнению с планетами, установки 80х, проекты, стартапы серьезные и не очень, научные установки и т.п.
Реально лучше поделить как:
ИТЭР: самый серьезный проект, гораздо серьезнее всех остальных, безумно сложный и который может зафейлить только по психологическим и финансовым причинам. Не смотря на свою задачу быть физическим прототипом термоядерной электростанции, пока такую задачу он решить почти не в состоянии.
Множество научных установок плазмистов: токамаки всех сортов (EAST, K-STAR, JT-60SA, WEST, T-15, кроме ИТЭР), Wendelstein 7-X, сюда же стоит отнести ГДЛ. Они все обещают «изучать науку в рамках задачи строительства термоядерной электростанции», но в реальности они все изучают поведение плазмы, а не то, как построить электростанцию. Эти вопросы часто перпендикулярны, но считается, что надо сначала разобраться с плазмой. Короче воспринимайте их как что-то вроде телескопов — практического выхлопа не будет, но красиво.
Установки стартапов — прежде всего Tri Alpha C-2U и General Fusion. Здесь люди больше пытаются решить практические задачи строительства прототипа электростанции, но может не получится.
Идеи — типа ГДМЛ, или DEMO.
isden
> Наибольшие шансы есть у проекта ITER, учитывая его масштаб и финансирование, но другие методы, а также частные проекты не стоит сбрасывать со счетов.
Как мне кажется (применяя все новейшие достижения диванной аналитики), шансов что-то реально получить в ближайшем будущем больше таки на Wendelstein 7-X. Ну и про Tri Alpha какие-то слухи тут ходят интересные.