Мечтата за контролиран ядрен синтез – реалност или утопия?

През последните няколко десетки години едно от клишетата на изследванията в областта на ядрената енергетика е, че реакторът за ядрен синтез е само на няколко десетилетия разстояние от практическо приложение.

Доста време се твърди, че технологията е на ръба на реализацията си. Сега отново, изследователи от Технологичния институт в Масачузетс в кооперация с частна компания, излизат с подобно съобщение.

Екипът от МТИ (MIT) казва, че има „и науката, и скоростта, и мащаба“ за създаването на жизнеспособен реактор за ядрен синтез и смята, че той може да функционира в рамките на до 15 години, точно навреме за борба с измененията в климата.

Това всъщност ще стане реалност, ако трябва да се вярва на сътрудничеството между МТИ и Commonwealth Fusion Systems, частна компания, които съобщиха преди дни в списание Nature, че смятат, че са на ръба на разбиването на кода на ядрения синтез и че това може да бъде жизнеспособно и използвано за търговски цели само след 15 години.

Учените от МТИ разбира се, са сериозни хора и надеждите те да са способни да направят откритието, което ще промени света, са големи. Но и съмненията, и недоверието също.

Технологията на ядрен синтез обещава неизчерпаемо захранване с чиста и безопасна енергия. В продължение на десетилетия учените се мъчеха да пресъздадат „работещо слънце“ в своите лаборатории, но индустриалното масово използване на енергия от синтеза си остава мечта.

През последните години обаче, надеждите се засилват, като през последното десетилетие имаше засилен научен интерес и съобщения, съпроводени с не малко недоверие – за напредък направен от компании, подкрепени от милиардери и ръководени от смели физици, че реакторите на термоядрения синтез ще станат реалност в близкото бъдеще.

Има причини да искаме да вярваме, че синтезът един ден ще захранва изцяло живота на планетата. Основното гориво при ядрения синтез е тежък изотоп на водорода, наречен деутерий, който може да бъде извлечен от водата и поради това е в неограничен ресурс – за разлика от урана, използван в реакторите за ядрено делене.

Но науката за ядрения синтез е трудна и пробивите са относителна рядкост. Досега не е имало реакция на ядрен синтез, която да е била задействана, продължила по-дълго и устойчиво съхранена. Нито пък така наречената „плазмена супа“, която съществува при температури, които се намират на звездите, е била магнитно задържана. Нито една изследователска група не е предизвикала реакция на синтез, която е освободила повече енергия, отколкото е консумирала.

Вероятно най-успешният реактор за ядрен синтез е експериментът JET, досега най-голямото ядрено съоръжение в Европа, което е в Обединеното кралство. Най-добрият резултат на JET е постигнат през 1997 г. и до днес остава златният стандарт за енергията от термоядрен синтез. Тогава устройството произведе само 16 MW енергия, за която употреби 25 MW, припомня The Guardian.

ITER

Надeждите за по-успешен синтез сега са свързани с Международния експериментален термоядрен реактор (Iter) – мултинационален проект струващ 20 милиарда долара, реализиран във Франция. В рамките на бъдещото десетилетие Итер има за цел да постигне контрол върху ядрения синтез и да го задържи в продължение на няколко минути.

Това е огромно начинание. В сърцето му е устройство с форма на поничка, известно като „токамак“, което тежи колкото три Айфелови кули. Подобно на JET, Iter използва гориво за синтеза, което е 50 на 50 смес от деутерий и редкия водороден изотоп, известен като тритий. За да накара Итер да се самоподдържа, ще трябва да се докаже, че тритият може да бъде „развъждан“ от и в реактора, нещо изключително трудно.

Итер също ще тества доколко „чист“ може да бъде технологичният синтез. Около 80% от енергията на реакцията на синтез се освобождава във вид на неутрони, които ще се „блъскат“ в откритите компоненти на реактора и ще оставят тонове радиоактивни отпадъци. Точно колко отпадъци ще остават, това ще бъде от решаващо значение при оценката дали синтезът е мръсен процес или не.

Ценното при Итер е, че това е реално съоръжение, което може да бъде тествано. Ако се окаже, че работи по-добре от очакваното, тогава ще са необходими частни инвестиции за комерсиализиране на реактор с термоядрен синтез. Ако ли пък не, тогава трябва да има реалистично преосмисляне на възможностите на термоядрения синтез. И мечтите, че човечеството може да бъде захранвано с енергията от реактор за ядрен синтез, да се отдалечат.