Новые источники энергии

Идея создания «медленного взрыва» стала популярной, в нее вложены большие деньги. Основная трудность данного метода состоит в инженерных аспектах удержания плазмы в «магнитной ловушке». Впервые задачу по управляемому термоядерному синтезу в России сформулировал, и предложил для нее некоторое конструктивное решение О.А. Лаврентьев. Интересно то, что идею подал не академик или профессиональный ученый, а сержант срочной службы. Причем, первоначально, идея удержания плазмы имела другой вид. Лаврентьев предлагал не магнитную, а электростатическую «ловушку» для плазмы. Реализация данного способа намного проще и дешевле, но, по некоторым причинам, в настоящее время, развивается только направление магнитного удержания плазмы, которое предложили Андрей Дмитриевич Сахаров и Игорь Евгеньевич Тамм. Эти исследования трудно отнести к энергетике, «не требующей топлива», поскольку необходим дейтерий или другие специфические вещества. Себестоимость энергии, при современном уровне развития технологий управляемого синтеза, остается очень высокая. В Казахстане, установку «Токамак» планируют ввести в эксплуатацию в 2011 году, «Токамак» (тороидальная камера с магнитным полем) представляет собой замкнутую магнитную ловушку, имеющую форма тора и предназначенную для создания и удержания высокотемпературной плазмы, что позволит осуществить термоядерную реакцию, в ходе которой должна выделяться энергия. Этот проект является частью международного проекта, общей стоимостью в 15 миллионов долларов. Финансирование осуществляется за счет государственного бюджета республики, а также инвестиций из-за рубежа. В проекте принимают участие Европейский союз, Индия, Китай, Россия, США, Южная Корея и Япония. В новом реакторе, названном «проект Игнитор», зажигание термоядерной плазмы обеспечивается только с помощью омического нагрева, за счет протекающего в тороидальном направлении тока, без привлечения мощных средств дополнительного нагрева. Это требует использования сильных магнитных полей, более чем в 2–4 раза превышающих магнитные поля в традиционных «токамаках», что позволяет удерживать плазму более высокого газокинетического давления, более высокой плотности. Рост удельной плотности плазмы в десять раз, повышает удельный выход термоядерных реакций на два порядка, что в свою очередь дает возможность существенно снизить размеры реактора при той же мощности.

К истории проекта, первый экспериментальный реактор «Токамак» в России был построен в 1954 году. В 2015 году планируется завершить строительство реактора ITER мощностью 1 ГВт при времени непрерывного горения плазмы всего десятки минут.

Стоимость данного проекта оценивается в 5 миллиардов долларов. Намеченная проектировщиками мощность установки 500 МВт (при затрате энергии на входе системы всего около 50 МВт). Это означает, что эффективность процесса будет примерно 10 к 1, не считая затрат на «топливо». Установочная себестоимость энергии составит примерно 5000 – 10000 долларов за киловатт. Это величина на уровне себестоимости современных кристаллических солнечных панелей. Окупается она примерно за 20 лет работы, не считая эксплуатационных затрат на обслуживание реактора.

Активное развитие наблюдается и в области проектов «низкоэнергетических ядерных реакций» (Low energy nuclear reactions LENR) и ядерных реакций, обусловленных кристаллической решеткой вещества (Lattice Assisted Nuclear Reactions LANR). В них применяется дейтериевая вода. Как было отмечено в главе о воде и водороде, такие технологии можно считать «условно-бесплатными», так как стоимость тяжелой воды небольшая. Ученые из США (университет MIT) подсчитали, что 3 литра тяжелой воды хватит на сутки работы 6 Гигаватной электростанции, что эквивалентно 54000 тоннам угля. Эти технологии не требуют удержания плазмы «силовыми методами», поэтому их можно масштабировать от нескольких ватт до гигаватт. Применение расширяется, в том числе для «домашнего использования», а себестоимость установочного киловатта электроэнергии снижается.