Космос для не космонавтов

Малый срок опасности радиоактивных отходов термояда и ядерных реакторов «опровергается» похожим образом. Как правило, авторы таких публикаций ссылаются на реактор на быстрых нейтронах БН-800, который теоретически способен вовлечь в работу 95 % всего отработавшего топлива. Во-первых, абсолютно непонятно, как это нивелирует разницу в сроках опасности отходов. Во-вторых, сегодня существует только один реактор БН-800, запущенный 10 декабря 2015 года на энергоблоке № 4 Белоярской АЭС в Свердловской области. Данных по его работе немного, а имеющиеся далеко не всегда свидетельствуют о его эффективности. К примеру, стоимость 1 кВт установленной мощности в больше, чем у более старых реакторов, что, по утверждениям разработчиков, может быть нивелировано строительством следующей модификации БН-1200. Топливо для БН-800 дороже, чем для любых других реакторов, затраты на эксплуатацию тоже выше, а коэффициент использования установленной мощности (КИУМ), важнейшая характеристика эффективности работы предприятий электроэнергетики, ниже. А ещё запланированный срок службы на 20 лет меньше, чем у других реакторов. Ну и, повторюсь, тот факт, что отходы термояда значительно быстрее, перестают быть опасными, никуда не делся.

Преимущество по безопасности, в общем-то, совсем уж сложно оспаривать, хотя и такие попытки тоже есть, но они, как правило, даже законам физики противоречат, так что нет смысла их обсуждать. Справедливости ради следует отметить, что АЭС на самом деле достаточно безопасны, а, к примеру, авария на ЧАЭС произошла из-за стечения множества факторов, из которых человеческий фактор сыграл если не бóльшую, то и не меньшую роль, чем физика. К слову, авария на японской АЭС «Фукусима Даити» тоже является следствием недоработки инженеров, создававших её.

Вообще, при проектировании АЭС учитываются и природные катастрофы, и даже падение самолёта на реактор. Проектировщики АЭС «Фукусима Даити» почему-то не очень продумали проект и разместили резервные дизель-генераторы, питающие расхолаживающие насосы в реакторах в подвальных помещениях, а не выше уровня воды, а подвалы из-за цунами, обрушившегося на станцию, само собой, оказались затоплены. Именно это и привело к аварии, ведь сразу после начала толчков, за которыми последовало цунами, на реакторах сработала защита, и стержни с поглощающим нейтроны веществом были введены в активную зону, то есть реакторы были заглушены.

Проблема в том, что после остановки топливо какое-то время продолжает выделять некоторое количество тепла, поэтому реакторы надо расхолаживать. Цунами, как вы понимаете, ударило не только по АЭС – часть города рядом с ней была затоплена, энергоснабжение прервано. Тут-то и понадобились резервные генераторы, которые оказались под водой.

Тот факт, что инженеры учитывают ошибки прошлого и дублируют контуры охлаждения и системы защиты, никак не отменяет того, что в термоядерных реакторах самоподдерживающаяся реакция невозможна в принципе – просто в силу законов физики.

Но какие проблемы у термоядерных реакторов всё же есть?

Физика, как всегда, беспощадна. Какой первый пример работающего термоядерного реактора вам приходит на ум? Правильно, звезда. Основным преимуществом этого «реактора» является тот факт, что он находится в космосе. В центре звезды десятки млн градусов и огромное давление, а вокруг вакуум, который всё это дело удерживает в виде сферы.

Давления как в центре звезды мы достичь не сможем, что требуется компенсировать увеличением температуры до 100 млн градусов как минимум. Как итог, для создания термоядерного реактора необходимо преодолеть кулоновский барьер, который и препятствует ходу термоядерной реакции в плазме.

Напомню, что кулоновский барьер – потенциальный барьер, который необходимо преодолеть атомным ядрам (которые заряжены положительно) для того, чтобы сблизиться друг с другом для возникновения притяжения, вызванного короткодействующим сильным взаимодействием нуклонов (ядерными силами). Кулоновский барьер есть следствие того, что, согласно закону Кулона, одноимённо заряженные тела отталкиваются. На малых расстояниях (порядка одного фемтометра) ядерные силы между двумя протонами сильнее кулоновских сил, расталкивающих одноимённо заряженные частицы; однако ядерные силы убывают с ростом расстояния значительно быстрее кулоновских сил. В результате зависимость суммарного потенциала взаимодействия ядер от расстояния имеет максимум (вершину кулоновского барьера) на некотором расстоянии.

В заключение следует отметить, что в термоядерном реакторе плазма с дейтерием и тритием, нагреваемая до настолько высоких температур, должна удерживаться сильнейшим магнитным полем, ведь если она не останется в центре вакуумной камеры (как Солнце в космосе, если проводить красивые аналогии), то прожжёт любой известный сегодня материал.