პროექტის „მომავლის თერმობირთვული ენერგიის ფუნდამენტური საფუძვლებისა და ტექნოლოგიების განვითარება“ ფარგლებში თერმობირთვული რეაქტორის სამუშაო მოდელის მშენებლობისთვის სახელმწიფო გრანტი მიიღო Sib.fm-მა.
”აქამდე ჩვენ ჩართული ვიყავით ფიზიკურ ექსპერიმენტებში, რათა შეგვექმნა ბირთვული რეაქტორების კლასი, რომელიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას შერწყმის რეაქციებში. ჩვენ ამ მხრივ პროგრესი მივიღეთ და დაგვხვდა ამოცანა, აგვეშენებინა პროტოტიპის შერწყმა სადგური. დღეისათვის ჩვენ დავაგროვეთ ბაზა და ტექნოლოგია და სრულად მზად ვართ სამუშაოს დასაწყებად. ეს იქნება რეაქტორის სრულმასშტაბიანი მოდელი, რომელიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას კვლევისთვის ან, მაგალითად, რადიოაქტიური ნარჩენების დასამუშავებლად. არსებობს მრავალი ტექნოლოგია ასეთი კომპლექსის შესაქმნელად. ისინი ახალი და რთულია და ათვისებას გარკვეული დრო სჭირდება. პლაზმის ფიზიკის ყველა ამოცანა, რომელსაც ჩვენ გადავწყვეტთ, აქტუალურია მსოფლიო სამეცნიერო საზოგადოებისთვის“, - განაცხადა პროექტის მენეჯერმა. ალექსანდრე ივანოვი.
როგორც განმარტავს ინსტიტუტის დირექტორის მოადგილე სამეცნიერო სამუშაოებში იური ტიხონოვიგანვითარებული რეაქტორი რეალური თერმობირთვული სადგურისგან იმით განსხვავდება, რომ აქ ტრიტიუმი კი არ იქნება გამოყენებული, არამედ მხოლოდ დეიტერიუმი. გარდა ამისა, რეაქტორი არ არის შექმნილი ელექტროენერგიის გამომუშავებისთვის, რისკენაც ისწრაფვიან კონტროლირებად თერმობირთვულ შერწყმაზე მომუშავე მეცნიერები მთელ მსოფლიოში.
„ჩვენ ჩავატარებთ მხოლოდ სიმულაციური ექსპერიმენტებს ელექტრონის წარმოქმნით, მაგრამ რეაქციის ყველა პარამეტრი რეალურს შეესაბამება. ელექტროენერგიასაც არ გამოვქმნით - მხოლოდ დავამტკიცებთ, რომ რეაქცია შეიძლება გაგრძელდეს, რომ პლაზმური პარამეტრები მიღწეულია. გამოყენებითი ტექნიკური ამოცანები განხორციელდება სხვა რეაქტორებში“, - აღნიშნა იური ტიხონოვმა.
„არსებულ დანადგარებში მიღწეულია პლაზმის ტემპერატურა 10 მილიონი გრადუსი. ეს არის ძირითადი პარამეტრი, რომელიც განსაზღვრავს რეაქტორის ხარისხს. ჩვენ ვიმედოვნებთ, რომ ახლად შექმნილ რეაქტორში პლაზმის ტემპერატურას ორჯერ ან სამჯერ გავზრდით. ამ დონეზე, ჩვენ შეგვიძლია გამოვიყენოთ ინსტალაცია, როგორც ნეიტრონის დრაივერი ენერგეტიკული რეაქტორისთვის. ჩვენი მოდელის საფუძველზე შეიძლება შეიქმნას უნეიტრონო ტრიტიუმ-დეიტერიუმის რეაქტორები. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ჩვენ მიერ შექმნილი ინსტალაციები შესაძლებელს გახდის ნეიტრონისგან თავისუფალი საწვავის შექმნას“, - განმარტა INP დირექტორის მოადგილემ მეცნიერებაში. ალექსანდრე ბონდარი.
მეცნიერები იმედოვნებენ, რომ რეაქტორის სამუშაო მოდელს ხუთ წელიწადში შექმნიან.
INP SB RAS არის ერთ-ერთი ციმბირის ორი ინსტიტუტიდან (მეორე არის არქეოლოგიისა და ეთნოგრაფიის ინსტიტუტი), რომელმაც მოიპოვა გრანტი რუსეთის სამეცნიერო ფონდისგან ფუნდამენტური სამეცნიერო კვლევებისთვის.
ტექსტი
ოლეგ აკბაროვი
ტექსტი
ნიკოლაი უდინცევი
გუშინ ამერიკულმა კომპანია Lockheed Martin-მა განაცხადა, რომ აპირებს პორტატული შერწყმის რეაქტორის აშენებას. პრესრელიზში ნათქვამია, რომ მათ მნიშვნელოვანი პროგრესი მიაღწიეს აქამდე გადაუჭრელი პრობლემების გადაჭრაში და პირველი სრულად ფუნქციონალური პროტოტიპი უკვე 2019 წელს გამოჩნდება. მსოფლიოში, სადაც ენერგიის ფასების მერყეობა ძალიან მნიშვნელოვანია, ასეთი ტექნოლოგიის გამოჩენამ შეიძლება გლობალურად შეცვალოს არა მხოლოდ ეკოლოგიური, არამედ ეკონომიკური და პოლიტიკური ლანდშაფტი. Look At Me გადახედა პრობლემის ისტორიას და ასევე უფრო დეტალურად გაარკვია ვინ არის Lockheed Martin და რას ამზადებენ.
როგორ მუშაობს თერმობირთვული რეაქცია?
არსებული ბირთვული რეაქტორები იყენებენ სუპერმძიმე ელემენტების ატომების ბირთვების დაშლას,რის შედეგადაც წარმოიქმნება მსუბუქები და გამოიყოფა ენერგია. თერმობირთვული რეაქციის დროს მსუბუქი ელემენტების ატომების ბირთვები გაერთიანებულია უფრო მძიმეში თერმული მოძრაობის კინეტიკური ენერგიის გამო. მაგალითად, მზე და სხვა ვარსკვლავები მუშაობენ იმავე პრინციპით.
ამ ეფექტის მისაღწევად, აუცილებელია, რომ ბირთვები, კულონის ბარიერის გადალახვის შემდეგ, მიუახლოვდნენ მანძილს, რომელიც ახლოს არის თავად ბირთვების ზომასთან და ბევრად უფრო მცირე ვიდრე ატომის ზომა. ასეთ პირობებში ბირთვები ვეღარ ახერხებენ ერთმანეთის მოგერიებას, ამიტომ ისინი იძულებულნი არიან გაერთიანდნენ უფრო მძიმე ელემენტად. და როდესაც ისინი გაერთიანებულია, ძლიერი ურთიერთქმედების ენერგიის მნიშვნელოვანი რაოდენობა გამოიყოფა. ის არის რეაქტორის პროდუქტი.
რისი გაკეთება უნდათ
Lockheed Martin-ში
Lockheed Martin იყო პენტაგონის მთავარი მიმწოდებელი ათწლეულების განმავლობაში.მან შეიმუშავა U-2 სადაზვერვო თვითმფრინავი, F-117 Nighthawk, F-22 Raptor გამანადგურებელი და 22 სხვა თვითმფრინავი. თუმცა, ბოლო წლების განმავლობაში, კომპანიისთვის სამხედრო კონტრაქტების რაოდენობა, რომელიც შემოსავლის დაახლოებით 90%-ს იღებს აშშ-ს თავდაცვის დეპარტამენტიდან, დაიწყო კლება. ამიტომ Lockheed Martin დაინტერესდა ალტერნატიული ენერგიით.
→ ლოკჰიდ მარტინი: კომპაქტური შერწყმის კვლევა და განვითარება
ამ დროისთვის ტოკამაკებში ტარდება კონტროლირებადი თერმობირთვული რეაქცია.ან ვარსკვლავები. ეს არის ტორუსის ფორმის დანადგარები, რომლებიც შეიცავს მაღალი ტემპერატურის პლაზმას (ტემპერატურა მილიონ კელვინზე მეტი)შიგნით ძლიერი ელექტრომაგნიტით. ამ მიდგომის პრობლემა ის არის, რომ ამ ეტაპზე მიღებული ენერგია თითქმის უტოლდება დანადგარის მუშაობის შესანარჩუნებლად დახარჯულ ენერგიას.
მთავარი განსხვავება Lockheed Martin-ის გუნდისა და ტოკამაკის კონცეფციას შორის არის ისრომ პლაზმას სხვაგვარად შეიცავს: ტორუსის ფორმის კამერების ნაცვლად გამოიყენება ზეგამტარი ხვეულების ნაკრები. ისინი ქმნიან მაგნიტური ველის განსხვავებულ გეომეტრიას, რომელიც იკავებს მთელ კამერას, სადაც რეაქცია მიმდინარეობს. და რაც უფრო დიდია პლაზმის წნევა, მით უფრო ძლიერი იქნება მაგნიტური ველი.
„ჩვენი კომპაქტური შერწყმის რეაქტორის ტექნოლოგია აერთიანებს რამდენიმე მიდგომას პლაზმური მაგნიტური შეზღუდვის პრობლემისადმი და მოიცავს პროტოტიპის რეაქტორის 90%-ით შემცირებას ადრინდელ კონცეფციებთან შედარებით“ - თომას მაკგუაირი, Skunk Works Revolutionaly Technology Programs-ის ხელმძღვანელი. (Lockheed Martin-ის ნაწილი).
თავად მაკგუაირის სიტყვებით, რომელიც იცავდა დისერტაციას მასაჩუსეტსის ტექნოლოგიურ ინსტიტუტში ბირთვული შერწყმის თემაზე, მან „არსებითად გააერთიანა სხვადასხვა ცნებები ერთ პროტოტიპში, შეავსო თითოეულის ხარვეზები მეორის დამსახურებით“. შედეგი არის ფუნდამენტურად ახალი პროდუქტი, რასაც მისი გუნდი Lockheed Martin-ში აკეთებს.
პორტატულ რეაქტორს სჭირდება დაახლოებით 20 კგ შერწყმის საწვავი
→ ტრადიციული რეაქტორებიიკავებს მთელ ნაგავსაყრელებს და მათ ემსახურება ასობით სპეციალისტი
იმისდა მიუხედავად, რომ რეაქტორი უნდა აშენდეს იმდენად დიდი, რომ მოთავსდეს სატვირთო მისაბმელში, მისი სიმძლავრე საკმარისი უნდა იყოს პატარა ქალაქის ან 80 000 სახლისთვის. ის გარდაქმნის იაფ და ეკოლოგიურად სუფთა წყალბადს (დეიტერიუმი და ტრიტიუმი)ჰელიუმში. ამავდროულად, პორტატულ რეაქტორს წელიწადში დაახლოებით 20 კგ თერმობირთვული საწვავი სჭირდება. მისი ნარჩენების მოცულობა, Lockheed Martin-ის წარმომადგენლების თქმით, გაცილებით ნაკლები იქნება, ვიდრე სამუშაოდან მიღებული ნარჩენები, მაგალითად, ნახშირზე მომუშავე ელექტროსადგური.
კომპანიას სურს 2016 წლისთვის პორტატული fusion რეაქტორის პროტოტიპის აშენება.პირველი 100 მეგავატიანი პროტოტიპები 2019 წლისთვის და სამუშაო მოდელები 2024 წლისთვის. მოწყობილობების ფართო გავრცელება 2045 წლისთვის იგეგმება.
რას მისცემს კაცობრიობას კონტროლირებადი შერწყმა
ეკოლოგიურად
სუფთა ენერგია
თერმობირთვული რეაქცია გაცილებით უსაფრთხოა ვიდრე ბირთვული.მაგალითად, პრაქტიკულად შეუძლებელია თერმობირთვული რეაქციის კონტროლიდან გამოსვლა. თუ უბედური შემთხვევა მოხდა რეაქტორში, მაშინ გარემოს ზიანი ბევრჯერ ნაკლები იქნება, ვიდრე ატომური რეაქტორის ავარიისას. აღსანიშნავია, რომ არსებული რეაქციები, რომლებიც მოიცავს დეიტერიუმს და ტრიტიუმს, კვლავ ასხივებენ საკმარის რაოდენობას რადიოაქტიურ ნარჩენებს, მაგრამ მათ აქვთ მოკლე ნახევარგამოყოფის პერიოდი. ამავდროულად, პერსპექტიული რეაქციები დეიტერიუმის და ჰელიუმ-3-ის გამოყენებით მოხდება თითქმის მათი წარმოქმნის გარეშე.
მფრინავი
მზის სისტემის ირგვლივ
Lockheed Martin-ის ინსტალაცია - თერმობირთვული სარაკეტო ძრავის პროტოტიპი (ტიჯარდი).ეს შეიძლება დამონტაჟდეს კოსმოსურ ხომალდზე მზის სისტემის და დედამიწასთან ყველაზე ახლოს მდებარე კოსმოსის განვითარებისთვის. ითვლება, რომ TJARD შეძლებს მიაღწიოს სინათლის სიჩქარის 10%-ს (დაახლოებით 30 ათასი კმ/წმ).თეორიულად, ასეთი ძრავის ეფექტურობა (მისი სპეციფიკური იმპულსი)მინიმუმ 20 ჯერ (და მაქსიმუმ 9 ათასჯერ)აღემატება არსებული სარაკეტო ძრავების ეფექტურობას.
პრაქტიკულად გაუთავებელი
ენერგიის წყარო
ვინაიდან შერწყმის რეაქტორს სჭირდება წყალბადი ფუნქციონირებისთვის, მისთვის საწვავის მოპოვება შესაძლებელია ნებისმიერი წყლიდან.სამომავლოდ დედამიწის ატმოსფეროში საკმაოდ უხვად ტრიტიუმის ნაცვლად გამოიყენებენ ჰელიუმ-3-ს და კიდევ უფრო მეტს. (ასი ათასი ტონა)მთვარეზე. დროთა განმავლობაში (და თერმობირთვული ენერგიის საკმარისი გავრცელებით)კომპანიებს შეუძლიათ შეამცირონ წიაღისეულის მოპოვება არსებულ ელექტროსადგურებში მათი დასაწვავად.
რუსეთის მეცნიერებათა აკადემიის ციმბირის ფილიალის ბირთვული ფიზიკის ინსტიტუტის მეცნიერები (BINP SB RAS) აპირებენ თავიანთ ინსტიტუტში შექმნან თერმობირთვული რეაქტორის სამუშაო მოდელი. ამის შესახებ გამოცემა "Sib.fm"-მა განაცხადა პროექტის ხელმძღვანელმა, ფიზიკა-მათემატიკის მეცნიერებათა დოქტორმა ალექსანდრე ივანოვმა.
პროექტის „მომავლის თერმობირთვული ენერგიის საფუძვლებისა და ტექნოლოგიების განვითარება“ დასაწყებად მეცნიერებმა სამთავრობო გრანტი მიიღეს. საერთო ჯამში, მეცნიერებს დაახლოებით ნახევარი მილიარდი რუბლი დასჭირდებათ რეაქტორის შესაქმნელად. ინსტიტუტი ობიექტის აშენებას ხუთ წელიწადში აპირებს. როგორც ცნობილია, კონტროლირებად თერმობირთვულ შერწყმასთან დაკავშირებული კვლევა, კერძოდ, პლაზმის ფიზიკა, დიდი ხნის განმავლობაში ტარდებოდა INP SB RAS-ში.
”აქამდე ჩვენ ჩართული ვიყავით ფიზიკურ ექსპერიმენტებში, რათა შეგვექმნა ბირთვული რეაქტორების კლასი, რომელიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას შერწყმის რეაქციებში. ჩვენ ამ მხრივ პროგრესი მივიღეთ და თერმობირთვული სადგურის პროტოტიპის აგების ამოცანა დაგვიდგა. დღეისათვის ჩვენ დავაგროვეთ ბაზა და ტექნოლოგია და სრულად მზად ვართ სამუშაოს დასაწყებად. ეს იქნება რეაქტორის სრულმასშტაბიანი მოდელი, რომელიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას კვლევისთვის ან, მაგალითად, რადიოაქტიური ნარჩენების დასამუშავებლად. არსებობს მრავალი ტექნოლოგია ასეთი კომპლექსის შესაქმნელად. ისინი ახალი და რთულია და ათვისებას გარკვეული დრო სჭირდება. პლაზმის ფიზიკის ყველა ამოცანა, რომელსაც ჩვენ გადავწყვეტთ, აქტუალურია მსოფლიო სამეცნიერო საზოგადოებისთვის“, - განაცხადა ივანოვმა.
ჩვეულებრივი ბირთვული ენერგიისგან განსხვავებით, თერმობირთვულმა ენერგიამ უნდა გამოიყენოს მსუბუქი ბირთვებისგან მძიმე ბირთვების ფორმირების დროს გამოთავისუფლებული ენერგია. საწვავად გათვალისწინებულია წყალბადის იზოტოპების - დეიტერიუმის და ტრიტიუმის გამოყენება, თუმცა INP SB RAS მუშაობას მხოლოდ დეიტერიუმით აპირებს.
„ჩვენ ჩავატარებთ მხოლოდ სიმულაციური ექსპერიმენტებს ელექტრონის წარმოქმნით, მაგრამ რეაქციის ყველა პარამეტრი რეალურს შეესაბამება. ელექტროენერგიასაც არ გამოვქმნით - მხოლოდ დავამტკიცებთ, რომ რეაქცია შეიძლება გაგრძელდეს, რომ პლაზმური პარამეტრები მიღწეულია. გამოყენებითი ტექნიკური ამოცანები განხორციელდება სხვა რეაქტორებში“, - ამბობს იური ტიხონოვი, კვლევითი ინსტიტუტის დირექტორის მოადგილე.
დეიტერიუმთან დაკავშირებული რეაქციები შედარებით იაფია და აქვთ მაღალი ენერგეტიკული გამოსავალი, მაგრამ ისინი წარმოქმნიან საშიშ ნეიტრონულ გამოსხივებას.
„არსებულ დანადგარებში მიღწეულია პლაზმის ტემპერატურა 10 მილიონი გრადუსი. ეს არის ძირითადი პარამეტრი, რომელიც განსაზღვრავს რეაქტორის ხარისხს. ჩვენ ვიმედოვნებთ, რომ ახლად შექმნილ რეაქტორში პლაზმის ტემპერატურას ორჯერ ან სამჯერ გავზრდით. ამ დონეზე, ჩვენ შევძლებთ გამოვიყენოთ ინსტალაცია, როგორც ნეიტრონის დრაივერი ენერგეტიკული რეაქტორისთვის. ჩვენი მოდელის საფუძველზე შეიძლება შეიქმნას უნეიტრონო ტრიტიუმ-დეიტერიუმის რეაქტორები. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ჩვენ მიერ შექმნილი ინსტალაციები შესაძლებელს გახდის ნეიტრონისგან თავისუფალი საწვავის შექმნას“, - განმარტა ალექსანდრე ბონდარმა, INP SB RAS-ის კვლევის სხვა დირექტორის მოადგილემ.
ამ კვირაში იყო სენსაციური ცნობები კონტროლირებადი თერმობირთვული შერწყმის ტექნოლოგიის პრაქტიკული გამოყენების სფეროში გარღვევის შესახებ. როგორც მკვლევარები ირწმუნებიან, თერმობირთვული რეაქტორები შეიძლება საკმაოდ კომპაქტური იყოს. ეს მათ შესაფერისს ხდის გემებზე, თვითმფრინავებზე, პატარა ქალაქებსა და კოსმოსურ სადგურებზეც კი გამოსაყენებლად.
ცივი შერწყმის რეაქტორი დამოწმებულია
2014 წლის 8 ოქტომბერს, დამოუკიდებელმა მკვლევარებმა იტალიიდან და შვედეთიდან დაასრულეს შექმნილის გადამოწმება ანდრეა როსი E-CAT მოწყობილობები ელექტროენერგიის გამომუშავებისთვის, რომელიც დაფუძნებულია ცივი შერწყმის რეაქტორზე. მიმდინარე წლის აპრილ-მარტში ექვსმა პროფესორმა 32 დღის განმავლობაში შეისწავლა გენერატორის მუშაობა და გაზომა ყველა შესაძლო პარამეტრი, შემდეგ კი ექვსი თვის განმავლობაში დაამუშავა შედეგები. აუდიტის შედეგად გამოქვეყნდა დასკვნა.
დაწესებულება მოიცავს 52-დან 100-მდე ან მეტ ინდივიდუალურ E-Cat "მოდულს", თითოეული შედგება 3 პატარა შიდა ცივი შერწყმის რეაქტორისგან. ყველა მოდული აწყობილია ჩვეულებრივი ფოლადის კონტეინერში (5მ x 2.6მ x 2.6მ), რომელიც შეიძლება დამონტაჟდეს ნებისმიერ ადგილას. შესაძლებელია მიწოდება სახმელეთო, საზღვაო ან საჰაერო გზით.
კომისიის დასკვნის მიხედვით, E-CAT გენერატორი მართლაც აწარმოებს დიდი რაოდენობით სითბოს - 32 დღეში მან 1,5 მეგავატ/საათზე მეტი ენერგია გამოიმუშავა. თავად მოწყობილობაში იცვლება "წვადი" მასალების იზოტოპური შემადგენლობა, ანუ ხდება ბირთვული რეაქციები.
თუმცა, ფართოდ გამოყენებული ბირთვული დაშლის რეაქტორებისგან განსხვავებით, E-Cat ცივი შერწყმის რეაქტორი არ მოიხმარს რადიოაქტიურ ნივთიერებებს, არ ათავისუფლებს რადიოაქტიურ ემისიებს გარემოში, არ წარმოქმნის ბირთვულ ნარჩენებს და არ შეიცავს რეაქტორის გარსის დნობის პოტენციურ საშიშროებას. ბირთვი. ქარხანა საწვავად იყენებს მცირე რაოდენობით ნიკელსა და წყალბადს.
E-CAT-ის პირველი საჯარო დემონსტრაცია გაიმართა 2011 წლის იანვარში. შემდეგ იგი წააწყდა სრულ უარყოფას და უგულებელყოფას აკადემიური სამეცნიერო წრეების მხრიდან. ფალსიფიკაციის ეჭვებს არაერთი მოსაზრება ამყარებდა: ჯერ ერთი, როსი არის არა მეცნიერი, არამედ ინჟინერი, რომელმაც დაამთავრა არაპროფესიული უნივერსიტეტი; მეორეც, მას მოჰყვა წარუმატებელი პროექტების გამო დევნის კვალი და მესამე, თავადაც ვერ აეხსნა სამეცნიერო თვალსაზრისით რა ხდებოდა მის რეაქტორში.
იტალიურმა საპატენტო სააგენტომ გასცა პატენტი ანდრეა როსის გამოგონებაზე ფორმალური (არატექნიკური) შემოწმების შემდეგ და საერთაშორისო საპატენტო განაცხადმა მიიღო უარყოფითი წინასწარი გაუქმება სავარაუდო "ფიზიკის ზოგადად მიღებულ კანონებთან და დამკვიდრებულ თეორიებთან წინააღმდეგობის" გამო. კავშირი, რომელთანაც განაცხადს უნდა დაემატებინა ექსპერიმენტული მტკიცებულებები ან თანამედროვე სამეცნიერო თეორიებზე დაფუძნებული მყარი თეორიული საფუძველი.
შემდეგ ჩატარდა არაერთი სხვა შოუ და ტესტი, რომლის დროსაც როსის თაღლითობისთვის მსჯავრდებული არ შეიძლებოდა. მიმდინარე წლის მარტ-აპრილის ბოლო ტესტში, როგორც ითქვა, ყველა შესაძლო კომენტარი იყო გათვალისწინებული.
პროფესორებმა დაასრულეს მოხსენება: ”რა თქმა უნდა, არ არის დამაკმაყოფილებელი, რომ ამ შედეგებს ჯერ კიდევ არ აქვს დამაჯერებელი თეორიული ახსნა, მაგრამ ექსპერიმენტის შედეგი არ შეიძლება იყოს უარყოფილი ან იგნორირებული მხოლოდ თეორიული გაგების ნაკლებობის გამო.”
თითქმის ორი წლის განმავლობაში გაურკვეველი იყო სად გაქრა როსი. „ცივი შერწყმის“ ოპონენტებმა გაიხარეს. მათი აზრით, თაღლითი იქ ჩავარდა, სადაც უნდა მომხდარიყო. ისინი დაარწმუნეს, რომ ანდრეა როსიმ არ იცოდა თეორიული ფიზიკის საფუძვლები და განწირული იყო წარუმატებლობისთვის მისი წარმოუდგენელი უცოდინრობის გამო, - ამბობს IGSO ეკონომიკური კვლევების ცენტრის ხელმძღვანელი. ვასილი კოლტაშოვი. - მახსოვს, როგორ 2013 წელს პეტერბურგის საერთაშორისო ეკონომიკურ ფორუმზე, ჟურნალისტის საფარქვეშ ვკითხე რუსეთის მეცნიერებათა აკადემიის პრეზიდენტს ვლადიმერ ფორტოვს, რას ფიქრობდა ცივი ბირთვული ტრანსმუტაციის პერსპექტივაზე და რუსეთის მუშაობაზე. ფორტოვმა უპასუხა, რომ ეს ყველაფერი ყურადღებას არ იმსახურებს და არ აქვს პერსპექტივა, მაგრამ მხოლოდ ტრადიციულ ატომურ ენერგიას აქვს. თურმე მთლად ასე არ არის. ყველაფერი ისე გამოდის, როგორც ვიწინასწარმეტყველეთ მოხსენებაში „ენერგეტიკული რევოლუცია: მსოფლიო ენერგეტიკის პრობლემები და პერსპექტივები“. ძველი ენერგეტიკული ინდუსტრია უნდა მოკვდეს და მას ვერანაირი „ფიქლის რევოლუცია“ არ გადაარჩენს. ელექტროენერგიის გამომუშავების ღირებულების შემცირებით, წარმოების ავტომატიზაციაში ნახტომის, რობოტების დანერგვის შესაძლებლობა გაჩნდება. შეიცვლება მთელი მსოფლიო ეკონომიკა. მაგრამ პირველი, როგორც ჩანს, იქნება შეერთებული შტატები. და ყველა რატომ? იმის გამო, რომ ისინი ცუდად ერკვევიან თეორიულ ფიზიკაში, მაგრამ ისინი ცდილობენ შეამცირონ წარმოების ხარჯები და გაზარდონ მომგებიანობა. მაგრამ როსი არ დაასრულებს ენერგეტიკულ რევოლუციას, ყველაფერი მხოლოდ დასაწყისია. იქნება სხვა გარღვევები.
იმავდროულად, ამერიკულმა კომპანია Lockheed Martin Corp-მა გამოაცხადა თავისი ტექნოლოგიური მიღწევა კონტროლირებადი თერმობირთვული შერწყმის ტექნოლოგიის პრაქტიკული გამოყენების სფეროში. მომდევნო ათწლეულში იგი გვპირდება კომპაქტური შერწყმის რეაქტორის კომერციულ ნიმუშს წარადგენს და პირველი პროტოტიპი ერთ წელიწადში უნდა გამოჩნდეს.
Lockheed Martin აცხადებს გარღვევას კონტროლირებად შერწყმაში
კონტროლირებადი თერმობირთვული შერწყმა არის თანამედროვე ენერგიის წმინდა გრაალი. ფართოდ გავრცელებული რადიოფობიის გათვალისწინებით, რომელიც მნიშვნელოვნად აფერხებს კლასიკური ბირთვული ტექნოლოგიების განვითარებას, ბევრი მიიჩნევს მას წიაღისეული საწვავის ერთადერთ რეალურ ალტერნატივად. მაგრამ გზა ამ გრაალისკენ ძალიან ეკლიანია და მხოლოდ ახლახან, ჩინელმა მეცნიერებმა, რომლებიც მუშაობდნენ EAST ობიექტზე, მოახერხეს ლოუსონის კრიტერიუმის გადალახვა და ენერგოეფექტურობის კოეფიციენტის მიღება 1,25 რეგიონში. აღსანიშნავია, რომ თერმობირთვული შერწყმის მიღწევის სფეროში ყველა ძირითადი წარმატება მიღწეულია ტოკამაკის ტიპის ობიექტებზე და მათ ეკუთვნის ასევე ევროკავშირის ტერიტორიაზე მშენებარე ITER ექსპერიმენტული რეაქტორი.
ტოკამაკის მუშა გულს ჰგავს
და tokamaks, გარდა აშკარა უპირატესობებისა, აქვს მთელი რიგი უარყოფითი მხარეები. მთავარი ის არის, რომ ამ ტიპის ყველა რეაქტორი შექმნილია იმპულსური რეჟიმში მუშაობისთვის, რაც არც თუ ისე მოსახერხებელია ენერგეტიკის სექტორში სამრეწველო გამოყენებისთვის. სხვა ტიპის რეაქტორი, ეგრეთ წოდებული "ვარსკვლავები", საინტერესო შედეგებს გვპირდება, მაგრამ ვარსკვლავის დიზაინი ძალიან რთულია მაგნიტური ხვეულების და თავად პლაზმური კამერის სპეციალური ტოპოლოგიის გამო, ხოლო რეაქციის აალების პირობები უფრო მძიმეა. და ყოველ ჯერზე ვსაუბრობთ დიდ სტაციონალურ დანადგარებზე.
ვარსკვლავური კონფიგურაციის ერთ-ერთი ვარიანტი
მაგრამ, როგორც ჩანს, Lockheed Martin Corporation-მა მოახერხა გარღვევის მიღწევა იმ მიმართულებით, რომელიც დიდი ხანია უიმედოდ იყო აღიარებული. უპირველეს ყოვლისა, წრე, რომელიც გამოქვეყნებულია Skunk Works-ის ლაბორატორიის თანამშრომლების მიერ, რომელსაც ეკუთვნის Lockheed Matrin, ჰგავს წრფივ პლაზმურ ხაფანგს მაგნიტური სარკეებით, რომელსაც ჩვეულებრივ უწოდებენ "სარკის მილს" მოკლედ. შესაძლებელია, რომ ამ პროექტში ჩართულმა მეცნიერებმა მოახერხეს "სარკის უჯრედის" მთავარი პრობლემის გადაჭრა, რომელიც დაკავშირებულია სუპერგამტარობის დარღვევასთან ძლიერი მაგნიტური ველების გავლენის ქვეშ სტრუქტურის არასაკმარისი სიგრძით. ადრე ამ პროექტზე მუშაობა საიდუმლოების საფარში ხდებოდა, ახლა კი ის ამოღებულია და Lockheed Martin იწვევს როგორც საჯარო, ისე კერძო პარტნიორებს ღია თანამშრომლობისთვის.
Skunk Works-ის რეაქტორის გამარტივებული დიაგრამა
მაგრამ უნდა აღინიშნოს, რომ ჩვენ კვლავ ვსაუბრობთ დეიტერიუმ-ტრიტიუმის რეაქციაზე, რომელიც წარმოქმნის ნეიტრონს გამომავალზე, რომელიც კაცობრიობას ჯერ არ შეუძლია გამოიყენოს სხვაგვარად, გარდა რეაქტორის საბანის მიერ შთანთქმის გზით, თერმული ენერგიის შემდგომი გამომუშავებით. კლასიკური ორთქლი-წყლის ციკლი. ეს ნიშნავს, რომ მაღალი წნევა, მაღალსიჩქარიანი ტურბინები და, სამწუხაროდ, საბანში გამოწვეული რადიოაქტიურობა არ გაქრება, ამიტომ პლაზმური კამერის დახარჯული კომპონენტების დამარხვა დასჭირდება. რა თქმა უნდა, დეიტერიუმ-ტრიტიუმის ტიპის თერმობირთვული შერწყმის გამოსხივების საშიშროება რამდენიმე რიგით დაბალია, ვიდრე კლასიკური დაშლის რეაქციებისას, მაგრამ მაინც უნდა გვახსოვდეს და უსაფრთხოების წესები არ იყოს უგულებელყოფილი.
რა თქმა უნდა, კორპორაცია არ ავრცელებს სრულ მონაცემებს მისი მუშაობის შესახებ, მაგრამ მიანიშნებს, რომ ჩვენ ვსაუბრობთ რეაქტორის შექმნაზე, რომლის სიმძლავრეა 100 მეგავატი, რომლის ზომებია დაახლოებით 2 × 3 მეტრი, ანუ ჩვეულებრივი სატვირთო მანქანა, რომელიც ადვილად ჯდება. პლატფორმაზე. დარწმუნებული ვარ ამაში ტომ მაკგუაირიპროექტს ხელმძღვანელობს.
ტომ მაკგუაირი T-4 ექსპერიმენტული ობიექტის წინ
ერთი წლის განმავლობაში, პირველი ექსპერიმენტული პროტოტიპი უნდა აშენდეს და შემოწმდეს, ხოლო ინსტალაციის სამრეწველო პროტოტიპების გამოჩენას გვპირდებიან მომდევნო ხუთი წლის განმავლობაში. ეს ბევრად უფრო სწრაფია, ვიდრე ITER-ზე მუშაობის ტემპი. 10 წელიწადში კი, თუ ყველაფერი გეგმის მიხედვით წარიმართება, ამ ტიპის სერიული რეაქტორები გამოჩნდება. წარმატებები ვუსურვოთ მაკგუაირის გუნდს, რადგან თუ ისინი წარმატებას მიაღწევენ, მაშინ ჩვენ გვაქვს ყველა შანსი, რომ ამ თაობის სიცოცხლეში ვიხილოთ ახალი ერა კაცობრიობის ენერგიაში.
რუსი მეცნიერების რეაქცია
კურჩატოვის ინსტიტუტის ეროვნული კვლევითი ცენტრის პრეზიდენტი. ევგენი ველიხოვი TASS-თან ინტერვიუში თქვა, რომ არაფერი იცოდა ამერიკულ კომპანიაში განვითარებული მოვლენების შესახებ. "არ ვიცი, მე ვფიქრობ, რომ ეს ფანტაზიაა. მე არ ვიცი Lockheed Martin-ის პროექტების შესახებ ამ სფეროში," - თქვა მან.
ITER-რუსეთის საპროექტო ოფისის ხელმძღვანელის თქმით (ITER არის ექსპერიმენტული თერმობირთვული რეაქტორის შექმნის საერთაშორისო პროექტი. - TASS), ფიზიკა-მათემატიკის მეცნიერებათა დოქტორის თქმით. ანატოლი კრასილნიკოვიამერიკული კონცერნის განცხადებები არის სარეკლამო კამპანია, რომელსაც არანაირი კავშირი არ აქვს მეცნიერებასთან.
"მათ არ ექნებათ პროტოტიპი. კაცობრიობა ათწლეულების განმავლობაში მუშაობს, მაგრამ აიღებს თუ არა Lockheed Martin-ს და გამოუშვებს?" - თქვა მან და უპასუხა TASS-ის შეკითხვას. "ვფიქრობ, ისინი აწარმოებენ კარგ სარეკლამო კამპანიას და ამახვილებენ ყურადღებას იმაზე. მათ სახელს. ნამდვილ თერმობირთვულ რეაქტორს მას არაფერი აქვს საერთო“.
"დიახ, ვისაც არ ესმის, როგორც ჩანს სიმართლეა. შეუძლებელია სამუშაოს დახურულ რეჟიმში წარმართვა, რომელსაც კაცობრიობა ღიად ატარებს", - დასძინა მეცნიერმა სამუშაოს საიდუმლოების შესახებ ინფორმაციას. აქვთ თუ არა მათ განსხვავებული ფიზიკა და ბუნების სხვა კანონები?
კრასილნიკოვის თქმით, Lockheed Martin არ ამხელს მისი აღმოჩენის დეტალებს, რადგან პროფესიული საზოგადოება დაუყოვნებლივ გამოავლენს კომპანიას. "ინსტალაციას არ ასახელებენ და როგორც კი იტყვიან, პროფესიონალები მიხვდებიან, რომ ეს არის პიარ კამპანია. ისინი ასე იქცევიან რატომღაც, რადგან გამოაშკარავდებიან", - თქვა მან. "ეს არ არის მეცნიერება. ეს სულ სხვა საქმიანობაა. გააკეთეთ, ყოველ შემთხვევაში მე არ ვიცი ამის შესახებ. ეს არის მეწარმე ადამიანების ჯგუფი, რომლებმაც გადაწყვიტეს ყურადღების მიპყრობა, შემდეგ აქციების კაპიტალიზაცია და მოგება.“
კრასილნიკოვმა გაიხსენა საპილოტე თერმობირთვული ჰიბრიდული რეაქტორის პროექტი, რომელიც მუშავდება რუსეთში. როგორც ცნობილია, მისი მშენებლობა მხოლოდ 2030 წელს შეიძლება დაიწყოს.
”ახლა რუსეთი ავითარებს ექსპერიმენტულ ჰიბრიდულ რეაქტორის პროექტს. ეს არის ბირთვული დაშლისა და შერწყმის რეაქტორის ტექნოლოგიების ერთობლიობა,” - განმარტა მან. ”ნამდვილი რეაქტორი იქნება შემდეგი ნაბიჯი ექსპერიმენტულ (ფაზაზე) მიღებული შედეგების მიხედვით, არის 2030 წელი”.
რუსეთის მეცნიერებათა აკადემიის ციმბირის ფილიალის ბირთვული ფიზიკის ინსტიტუტის მეცნიერები (BINP SB RAS) აპირებენ თავიანთ ინსტიტუტში შექმნან თერმობირთვული რეაქტორის სამუშაო მოდელი. ამის შესახებ გამოცემა "Sib.fm"-მა განაცხადა პროექტის ხელმძღვანელმა, ფიზიკა-მათემატიკის მეცნიერებათა დოქტორმა ალექსანდრე ივანოვმა.
პროექტის „მომავლის თერმობირთვული ენერგიის საფუძვლებისა და ტექნოლოგიების განვითარება“ დასაწყებად მეცნიერებმა სამთავრობო გრანტი მიიღეს. საერთო ჯამში, მეცნიერებს დაახლოებით ნახევარი მილიარდი რუბლი დასჭირდებათ რეაქტორის შესაქმნელად. ინსტიტუტი ობიექტის აშენებას ხუთ წელიწადში აპირებს. როგორც ცნობილია, კონტროლირებად თერმობირთვულ შერწყმასთან დაკავშირებული კვლევა, კერძოდ, პლაზმის ფიზიკა, დიდი ხნის განმავლობაში ტარდებოდა INP SB RAS-ში.
”აქამდე ჩვენ ჩართული ვიყავით ფიზიკურ ექსპერიმენტებში, რათა შეგვექმნა ბირთვული რეაქტორების კლასი, რომელიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას შერწყმის რეაქციებში. ჩვენ ამ მხრივ პროგრესი მივიღეთ და თერმობირთვული სადგურის პროტოტიპის აგების ამოცანა დაგვიდგა. დღეისათვის ჩვენ დავაგროვეთ ბაზა და ტექნოლოგია და სრულად მზად ვართ სამუშაოს დასაწყებად. ეს იქნება რეაქტორის სრულმასშტაბიანი მოდელი, რომელიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას კვლევისთვის ან, მაგალითად, რადიოაქტიური ნარჩენების დასამუშავებლად. არსებობს მრავალი ტექნოლოგია ასეთი კომპლექსის შესაქმნელად. ისინი ახალი და რთულია და ათვისებას გარკვეული დრო სჭირდება. პლაზმის ფიზიკის ყველა ამოცანა, რომელსაც ჩვენ გადავწყვეტთ, აქტუალურია მსოფლიო სამეცნიერო საზოგადოებისთვის“, - განაცხადა ივანოვმა.
ჩვეულებრივი ბირთვული ენერგიისგან განსხვავებით, თერმობირთვულმა ენერგიამ უნდა გამოიყენოს მსუბუქი ბირთვებისგან მძიმე ბირთვების ფორმირების დროს გამოთავისუფლებული ენერგია. საწვავად გათვალისწინებულია წყალბადის იზოტოპების - დეიტერიუმის და ტრიტიუმის გამოყენება, თუმცა INP SB RAS მუშაობას მხოლოდ დეიტერიუმით აპირებს.
„ჩვენ ჩავატარებთ მხოლოდ სიმულაციური ექსპერიმენტებს ელექტრონის წარმოქმნით, მაგრამ რეაქციის ყველა პარამეტრი რეალურს შეესაბამება. ელექტროენერგიასაც არ გამოვქმნით - მხოლოდ დავამტკიცებთ, რომ რეაქცია შეიძლება გაგრძელდეს, რომ პლაზმური პარამეტრები მიღწეულია. გამოყენებითი ტექნიკური ამოცანები განხორციელდება სხვა რეაქტორებში“, - ამბობს იური ტიხონოვი, კვლევითი ინსტიტუტის დირექტორის მოადგილე.
დეიტერიუმთან დაკავშირებული რეაქციები შედარებით იაფია და აქვთ მაღალი ენერგეტიკული გამოსავალი, მაგრამ ისინი წარმოქმნიან საშიშ ნეიტრონულ გამოსხივებას.
„არსებულ დანადგარებში მიღწეულია პლაზმის ტემპერატურა 10 მილიონი გრადუსი. ეს არის ძირითადი პარამეტრი, რომელიც განსაზღვრავს რეაქტორის ხარისხს. ჩვენ ვიმედოვნებთ, რომ ახლად შექმნილ რეაქტორში პლაზმის ტემპერატურას ორჯერ ან სამჯერ გავზრდით. ამ დონეზე, ჩვენ შევძლებთ გამოვიყენოთ ინსტალაცია, როგორც ნეიტრონის დრაივერი ენერგეტიკული რეაქტორისთვის. ჩვენი მოდელის საფუძველზე შეიძლება შეიქმნას უნეიტრონო ტრიტიუმ-დეიტერიუმის რეაქტორები. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ჩვენ მიერ შექმნილი ინსტალაციები შესაძლებელს გახდის ნეიტრონისგან თავისუფალი საწვავის შექმნას“, - განმარტა ალექსანდრე ბონდარმა, INP SB RAS-ის კვლევის სხვა დირექტორის მოადგილემ.
