• Вход
  • Регистрация
Аналитика
28 Ноября 2015, 11:32


Будущее России: термоядерные реакторы и лунные базы

2 106 10
Будущее России: термоядерные реакторы и лунные базы Фото: ria.ru

Я в одной статье уже разбирал ближайшее будущее термоядерных реакторов. Думаю, те дети, которые сегодня только учатся ползать, достигнут осмысленного возраста, чтобы восхищенно смотреть трансляции с первых запусков ИТЭР. А сегодня мы поговорим о топливе, что требуется для термоядерных реакторов, футуристическом будущем России и нашей лунной программе.

Какая связь? Давайте разбираться.

Вспомним

В термоядерном реакторе происходит реакция синтеза, т.е. легкие атомные ядра в результате нагрева разгоняются и соединяются в более тяжелое ядро атома. Во время соединения высвобождается море энергии, ради которой все и затевается.

В задаче конструирования термоядерного реактора есть множество сложностей, однако они решаются. Во Франции совместными силами нескольких стран, в том числе и России, уже приступили к строительству упомянутого ИТЭР. Но о нем я уже писал.

Одна из сложностей промышленного запуска термоядерного реактора — это топливо. Планируется использовать различные варианты.

Дейтерий + тритий

Это самый легкий вариант с точки зрения обеспечения протекания реакции. Дейтерий — это тяжелый водород. Добыть его не проблема. Только в воде его десятки миллиардов тонн. Берем воду. Получаем из нее тяжелую воду, а затем уже дейтерий. Его производство на земле в настоящий момент — десятки тысяч тонн в год. Мы это умеем.

С тритием сложнее. Тритий — это сверхтяжелый водород. Он образуется в высоких слоях атмосферы при соударении частиц космического излучения с ядрами атомов. Как вы понимаете, его там образуется совсем не много, и ловить его в высоте не представляется возможным.

Поэтому тритий производят на земле на атомных реакторах. Представляете, всего с 1955 года по 1999 год, например в США, было получено 225 кг.

Наши реакторы этим тоже умеют заниматься. Стоит один килограмм этой радости почти 2 миллиарда рублей. Отличные вложения? Да не тут-то было.

Проблема тут еще в том, что период полураспада трития —12 с небольшим лет. Это значит, что через 12 лет от 1 кг. трития останется всего полкило. Не самый лучший способ хранить свои деньги. Только на один запуск ИТЭР понадобится 3 кг. Для запуска термоядерного реактора следующего поколения DEMO — 4-10 кг. А в мире сейчас имеется всего 18 кг. этого добра. 

Да, и спешу обрадовать: рабочий термоядерный реактор с электростанцией, вырабатывающей гигаватты электричества, будет потреблять на каждый этот самый гигаватт*год  56 кг (!) трития.

Где столько взять? Да, термоядерная энергетика недешевое занятие.

Изящное решение

Уже термоядерная установка DEMO должна будет вырабатывать тритий для своих потребностей самостоятельно и даже больше —для других реакторов. Собственно это одно из предназначений DEMO — доказать, что тритием реактор может обеспечивать себя сам и производить излишки. Как же так?

Во время термоядерного синтеза из дейтерия и трития получается ядро гелия и высокоэнергетический нейтрон. Этот самый нейтрон, мчась быстрее ветра, должен покинуть  электромагнитную камеру и стукнуться о метровую оболочку из лития. При столкновении нейтрона и ядра лития и появится тритий.

Ну а с литием у нас проблем никогда не было. Кому интересно, как его добывают, может  посмотреть здесь.

Ну а если не будет?

Если тритий не получится вырабатывать в больших количествах, чем это нужно самой станции? Если объем выработки будет очень мал? Термоядерная станция — это ведь не волшебная палочка: одну построили и все, проблема энергопотребления решена. Их нужно будет строить много по всей планете.

Однако, не тритием единым сыты, можно вместо него использовать гелий-3.

Дейтерий + гелий-3

Крайне сложная, на пределе возможного реакция. А все из-за невообразимо высоких температур плазмы, которых нужно достичь. Но кто сказал, что будет легко?

На выходе, при соединении атомов дейтерия и Гелия 3 получается гелий 4, протон и 18,4 МэВ.

Вопрос с дейтерием мы разобрали. А вот с Гелием 3 проблемы. В природе он находится в мантии, он там еще от сотворения земли завалялся. В атмосферу попадает через вулканы и всякие разломы. Из мантии мы добывать пока ничего не умеем, а в атмосфере Гелия 3 настолько мало, что гиблая это задача. Приходится получать его искусственно, например, при  распаде трития.

И тут тритий?! Да не, если бы это был единственный вариант, Гелий 3 не стоил бы 65 тыс. рублей за литр. Есть еще вариант бомбардировать литий альфа-частицами.

Но в любом случае, дело достаточно затратное и сложное, и это речь идет о килограммах, не говоря уж о промышленном производстве.

Где взять Гелий-3?

Наши сейчас запускают спутник для картографирования лунной поверхности.

Строится космический корабль для полета на орбиту Земли. Этим занимаются многие — и мы в том числе. Но наши инженеры, хоть и отстают по срокам запуска испытаний, однако планируют отправлять корабль подальше земной орбиты — на Луну! Планируется постройка лунной базы. Какого рожна нам нужно от этого куска камня?

Дело в том, что в лунном грунте накоплено 10 миллионов тонн Гелия-3 — такого нужного и полезного вещества.

А вы думали, мы на луну ради любопытства летим? Мы же не тщеславные американцы. Они замутили пиар-компанию на полете на Луну, а мы замутим Гелий-3 в промышленных масштабах. У нас даже план есть.

План

До 2025 года мы отправим к спутнику Земли 4 межпланетных станции. Их задачами будет разведка полярного реголита с водяным льдом, а также поиск в районе Южного полюса хорошего местечка для базы.

До начала 30-х годов на Луну отправятся пилотируемые экспедиции без высадки на поверхность. В 30-40-х годах будут произведены первые посадки на поверхность Луны и первые закладки будущей инфраструктуры базы.

К 2050 году базе быть!

 А там мы увидим и первые автоматические машины, оставившие свои следы на лунном грунте. Роботы-бульдозеры будут формировать из сырья новые лунные горы, а обогатительный комбинат будет трудиться круглые сутки, вырабатывая Гелий-3. И только старты межпланетных грузовых кораблей будут нарушать молчаливую рутинность этих работ.

А на земле мы будем все так же ругать правительство в комментах, совсем не задумываясь о том, какой путь проходит электричество от термоядерного реактора до нашего гаджета.

Подписывайтесь на наш канал в Telegram

Если заметили ошибку, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter

Помочь проекту


Новости партнеров
Реклама
ОБСУЖДЕНИЕ
Чтобы оставить комментарий, необходимо
зарегистрироваться или авторизоваться
или вы можете оставить анонимный
комментарий без регистрации.
Аноним
Аноним
Россия, Кемерово
Опять старая байка про гелий-3 и ИТЕР. Как снимать КИНЕТИЧЕСКУЮ энергию с быстрого нейрона после реакции синтеза до сих пор не понятно. Если на пути быстрого нейрона установить препятствие, то он тупо пролетит на сквозь, а тот ничтожный процент, что будет взаимодействовать с этой преградой не будет образовывать тепло. Он больше будет взаимодействовать с атомами и синтезировать новые вещества, и уже в результате этой реакции будет образовываться тепло. Тепло это МОЛЕКУЛЯРНАЯ характеристика, а кинетическая энергия нейтрона это квантовая. На Луне очень выгодно создавать солнечные электростанции по типу башенных. Там днем температура +150 градусов, а ночью и в тени -150. За счет низкой температуры охладителя высокий КПД получается. Там электростанции будут минимум в 10 раз больше энергии давать. А всете недавней новости о передачи энергии лазером на расстояние, это на много перспективнее.
0
Аноним
Аноним
Россия, Москва
Спасибо, Сергей, за очередную интересную статью!
Вы у меня, в своем роде, в избранном на этом сайте - нравится читать Ваши статьи (а в черном списке у меня - номад и разуваев) :)
0
Puting
PutingПостоянный житель
Некоторым нравится пилить сук на котором они сидят. Если развивать ядерную энергетику, то кто купит ваш нефтегаз завтра?
-2
den4ik
den4ikС нами навсегда!200 комментариев
Нефтяная и газовая промышленность ориентирована не только на топливо ! И АТОМНАЯ энергетика уже не плохо развита , а её электроэнергия не дешевле чем например ТЭЦ на газу или угле не секрет что самое дешевую электроэнергию вырабатывают ГЭС , ТЭЦ на угле идут следом , затем ТЭЦ на газу и только потом АЭС ( она считается одной из самых дорогих ) и уже затем идет ветряки солнечные панели и т.д. и т.п.
1
Аноним
Аноним
Россия, Горно-Алтайск
А ты че так за Россию переживаешь? По существу есть что высказать, или только обсирать будешь?
0
classik 46
classik 46С нами!5 комментариев
Планы...планы...Эхх небось опять сдвинутся из-за политики,экономики и огромного кол-ва чиновников.
0
максим  шамонин
Как сказал Воланд (мастер и маргарита) "что-бы чем-либо управлять нужно иметь плян лет эток хотя-бы на тысячу"
Но и к 2050 - уже неплохо!!!
1
Rohl
RohlС нами навсегда!2000 комментариев
Спасибо за статью.
Весьма интересно. Но мне кажется, что это уже где-то было. Когда-то тоже говорили, что будут космические корабли, бороздить просторы космоса...
Всё это на воде вилами писано. Ну да, интересно. Ну да, перспективно. Но вот как получится, вот вопрос. У нас план одной(!) страны на один год снизили с 3х летнего. А тут до 20го и даже 50го замахнулись. Вот с Ближним Востоком разберёмся. Разберёмся с Украиной. Вот тогда можно будет загадывать.
А у нас, между прочим, ещё грядёт кризис экономики из за Слабоумных Штатов Америки. Тряханёт мир вполне себе сильно, так что про Луну загадывать наивно.
2
Дозорный
не разберемся, это непрерывный процесс.
1
Вера Фёдоровна
Буду оптимисткой. Как-нибудь и это вырулим, параллельно с нынешней мировой обстановкой. И Гагарина в космос запускали далеко не в тепличных условиях. И с этим приложится - так или иначе, если, конечно, не взорвем этот глиняный шарик к чертям наработками предыдущих поколений.
0
наши услуги
Видео
Реклама
Новости партнеров