6

Разлив солнца по бутылкам

ЛОНДОН – В декабре этого года мировые лидеры встретятся в Париже на конференции Организации Объединенных Наций по изменению климата, где они будут заново пытаться выработать глобальное соглашение по сокращению выбросов парниковых газов. Несмотря на неизбежное чувство дежа вю, которое будет возникать когда переговорщики начнут опять бороться за компромисс, им не стоит сдаваться. Независимо от политических или экономических соображений, факт остается фактом: если произойдет глобальное повышение температуры более чем на 2 градуса по сравнению с доиндустриальными уровнями, последствия для планеты будут катастрофическими.

Но трудности не заканчиваются сокращениями выбросов. Действительно, даже если мы совершим переход к экологически чистому миру до 2050 года, нам необходимо будет определить, как в долгосрочной перспективе содержать ненасытный аппетит к энергии у растущего глобального населения – а ведь это императив, который возобновляемые источники энергии не могут удовлетворить в одиночку. Именно поэтому мы должны сейчас инвестировать в другие технологии, которые могут дополнять возобновляемые источники энергии, и обеспечивают надежное электроснабжение в течение многих столетий. И одним из наиболее перспективных вариантов является ядерный синтез – процесс, который питает солнце и все звезды.

Chicago Pollution

Climate Change in the Trumpocene Age

Bo Lidegaard argues that the US president-elect’s ability to derail global progress toward a green economy is more limited than many believe.

Если его перевести на землю, то ядерный синтез – процесс, который питают в первую очередь литий и дейтерий (изотоп водорода), которые имеются в изобилии в морской воде и в земной коре – может стать основным источником энергии с низким содержанием углерода. Электростанция для синтеза будет использовать только около 450 килограммов топлива ежегодно, не будет вызывать загрязнения атмосферы и не будет нести никакого риска несчастных случаев, которые могут привести к радиоактивному загрязнению окружающей среды.

Но, хотя процесс сплавления произвел некоторую энергию (а конкретно 16 миллионов ватт), ученым еще предстоит создать самоподдерживающееся термоядерное «горение». Действительно, в отличие от ядерного деления, которое прошло от лаборатории к электросетям в течение двух десятилетий, ядерный «фьюжн» оказался крепким орешком для исследователей.

Проблема заключается в том, что слияние предполагает объединение двух положительно заряженных ядер – и, как фундаментальная наука показывает, одинаково заряженные стороны отталкиваются друг от друга. Только при экстремально высоких температурах – более 100 миллионов градусов по Цельсию, или почти в десять раз горячее, чем солнце – ядра двигаются настолько быстро, что они преодолевают их отталкивание.

Ученые потратили последние 60 лет пытаясь выяснить какой способ лучше создает эти условия. Сегодня лидером является устройство, известное как «токамак», то есть тороидальная камера с магнитными катушками: магнитная бутылка, в которой топливо, хранящееся в 100-200 миллионов градусов по Цельсию, сплавляется и таким путем освобождает огромное количество энергии.

Конечно, держать солнце в бутылке - это непростая задача, особенно если учесть, что система должна быть построена таким образом, чтобы мы могли производить электроэнергию по цене, которую потребители готовы платить. Но в солнечном уголке на юге Франции, сходится глобальный мегапроект, который будет, впервые в истории разработки, тестировать технологию в промышленных объемах, создавая первое управляемое горение термоядерного синтеза.

Все, что связано с так называемым «реактором ИТЭР» (Международный экспериментальный термоядерный реактор) является большим. Он будет тяжелее, чем три Эйфелевы башни; материал для его сверхпроводящих магнитов будет простираться вокруг экватора два раза; а его ценник более €15 млрд ($16,8 млрд), что делает его одним из крупнейших международных научных прорывов в истории. Партнеры ИТЭРа – Китай, Европейский Союз, Индия, Япония, Россия, Южная Корея, и Соединенные Штаты – представляют собой половину мирового населения. И, если все пройдет успешно, то реактор будет производить половину гигаватта термоядерной энергии и откроет путь для коммерческих реакторов.

Но токамак - это не единственный выход. Другие конструкции вступают в гонку по освоению термоядерной энергии. Ливерморская национальная лаборатория. им. Э. Лоуренса достигает впечатляющих результатов при стрельбе мощными лазерами в капсюли топлива, этим путем раздробляя частицы вместе для запуска термоядерных реакций.

В других странах, особенно в США, предприятия занимающиеся синтезом с частным финансированием растут как грибы, каждый со своей концепцией Святого Грааля энергии. Так как токамак является самым передовым, он остается безопасной ставкой, но конкуренция может лишь стимулировать дальнейшие инновации и прогресс.

Некоторые не одобряют инвестиции в ядерный синтез, утверждая, что, учитывая, насколько не готовой эта технология является к выходу на рынок, наши финансовые ресурсы распределяются лучше путем испытаний для других вариантов развития энергетики. Критики правы: учитывая, что синтез может быть осуществлен только в больших масштабах, его потребности в инвестициях значительны.

В 1970-х годах американские исследователи подсчитали, что продвижение термоядерной электростанции до электростанций потребует инвестиций в размере $2-3 млрд в год в научные исследования и разработки с 1990 по 2005 год (в зависимости от количества работы). Они также подсчитали минимальный уровень капиталовложений, ниже которого финансирование не будет достаточным, чтобы построить термоядерную электростанцию. Бюджеты исследований в области ядерного синтеза оставались ниже этого уровня в течение 30 лет.

Fake news or real views Learn More

Но потенциал синтеза попросту слишком велик, чтобы от него отказаться. И, в действительности, прогресс, достигнутый в последние годы – несмотря на отсутствие достаточных инвестиций – опровергает скептиков. Машины во всем мире достигают термоядерных температур и расширяют наши технологические возможности. Эксперимент ИТЭР, когда его запустят в начале 2020-х годов, будет воплощать эти успехи, достигая долгожданного горения и слияния – и поместит нас на один шаг от конечной цели получения доступной термоядерной электростанции.

Без ядерного синтеза, энергетические возможности будущих поколений будут сильно ограничены, что создаст серьезную проблему как для развитых, так и для развивающихся стран. Лев Арцимович, создатель токамака, сказал, что «синтез будет готов к тому времени, как общество в нем будет нуждаться». Надо лишь надеется, что он прав. Но, в место того, чтобы ожидать, что исследователи синтеза будут правы наперекор всему, мир должен активизировать инвестиции в эту технологию. Наше будущее может зависеть от этого.