На пути к термоядерной энергетике (ответы на вопросы после лекции)

Кристофер Ллуэллин-Смит,
профессор Оксфордского университета, председатель Совета ИТЭР, председатель Совета СЕЗАМа

Вернуться к лекции

В. А. Рубаков. Ну что ж, эта лекция теперь открыта для вопросов. Пожалуйста, вопросы. Поднимайте руки и дождитесь, пожалуйста, когда к вам подойдут девушки и товарищи с микрофоном. Пожалуйста.

Вопрос. Большое вам спасибо за очень интересную лекцию. У меня есть один небольшой вопрос, в связи с тем, что неделю назад у нас была публикация в газете по поводу . Она была о том, что  — это хорошо, но, вероятно, американцы выиграют гонку за создание систем с направленным внутрь лазером. Каково ваше мнение о перспективах лазера?

К. Ллуэллин-Смит. Очень хороший вопрос. Вопрос этот касается того, что называют инерциальным термоядерным синтезом. Я его не упомянул, а не упомянул я его потому, что хотя и считаю, что мы должны его развивать, но думаю, что он обещает намного меньше. В инерциальном синтезе используются крошечные гранулы дейтерия, трития и лития, покрытые пластиком. На них фокусируются лазеры, пластик выгорает, и это приводит к сжатию материала до фантастической плотности — и в результате может произойти реакция термоядерного синтеза. Так что это похоже на миниатюрную водородную бомбу. То, о чем я говорю, очень сильно отличается от ядерного оружия, но в этих экспериментах возникают те же условия, и похожие опыты проводят для разработки ядерного оружия. Разработка электрические станции на базе этой технологии отстает, быть может, на одно или два поколения, и на ее пути стоят дополнительные трудности.

Предположим, нам удастся добиться, чтобы она заработала. Мы столкнемся с совершенно теми же проблемами, касающимися материалов, но будут и дополнительные проблемы. Чтобы всё это работало, лазеры должны работать с частотой примерно пять раз в секунду. А в настоящий момент такие лазеры работают один раз в несколько дней. В частности, установка в Ливерморе в США может выстреливать только двенадцать раз в год. Кроме того, сами гранулы должны быть изготовлены очень тщательно. Сегодня они стоят несколько тысяч долларов — за одну штуку. Их цена должна снизиться где-то до десяти центов или около того. Итак, нельзя сказать, что это невозможно, но это очень сложная задача. К тому же, есть не менее сложная задача: как добиться устойчивости таких сложных систем. Кроме того, лазеры имеют довольно низкий К.П.Д.. Энергия, поступающая в лазерный луч, составляет где-то лишь один процент от энергии, затрачиваемой на его создание. Вот еще одна сложная задача. Но, по-моему, нам стоит над всем этим работать.

Вопрос. Хорошо, что вы мне дали возможность сейчас задать вопрос, потому что он имеет отношение к масштабам эксперимента. Вот вы употребили [выражение], что там маленькие объемы берутся, и время тоже масштабировано. А в том, что предлагается, имеет ли масштаб эксперимента какое-нибудь значение? Я даже поясню, что я имею в виду: взаимодействие с окружающей средой. Токамак, который в лаборатории испытывается, и токамак, который хотят построить (европейский, большого масштаба): имеет ли масштаб значение для порождения новых неустойчивостей?

К. Ллуэллин-Смит. Вопрос, если я правильно понял, о возможном влиянии на окружающую среду масштабов неустойчивости токамака. Правильно? (Задавший вопрос что-то поясняет, упоминая ЦЕРН.) А, вопрос о том, что произошло в Швейцарии, в ЦЕРНе! Это совершенно другая технология, совершенно другие причины, они здесь ни при чем. Размер токамака, грубо говоря, должен быть очень большим, чтобы он мог производить больше энергии, чем потребляет. Но если вы были на обычной электростанции, а они очень большие, то по сравнению с ними он небольшой. Что касается влияния на окружающую среду, то здесь могут быть два типа вреда. Первый — это радиоактивность, на больших отрезках времени. Но здесь эта проблема намного меньше, чем на атомных станциях. Мы живем с этой проблемой на атомных станциях уже пятьдесят лет. Есть еще одна проблема — это утечки трития. Но количество этого трития совсем-совсем небольшое. Предотвратить его утечку довольно просто. Даже если произойдет утечка большого количества трития, он не принесет огромного вреда. Но полная безопасности невозможна.

Вопрос. А сколько такая штука проживет, даже если она будет построена? Сколько лет она сможет функционировать после того, как будет построена? Я спрашиваю про и про «DEMO».

К. Ллуэллин-Смит. Для этот срок будет лет двадцать. После того как он будет построен, он проработает где-то лет двадцать. Может быть и больше, лет тридцать. Для электростанции, в долгосрочной перспективе, если стремиться, чтобы она была экономически выгодна, надо исходить из того, что она будет работать где-нибудь лет сорок.

Вопрос. Здравствуйте! У меня такой вопрос: вот вы говорили, что есть некоторые проблемы с финансированием, и я хотел бы узнать, а сами нефтяные компании, ну или компании, которые используют сгораемое топливо (ископаемое), они не понимают, что через какое-то время, через пятьдесят лет, через сто лет, их топливо, собственно, закончится, и их деньги тоже? Ведь наверняка они это понимают и вкладывают деньги в перспективные проекты по энергетике. Как вы можете это прокомментировать? Спасибо.

К. Ллуэллин-Смит. Очень хороший вопрос. В настоящий момент деньги поступают — государственные деньги. Думаю, их нам хватит, чтобы построить . Но нефтяные компании начинают проявлять интерес. Однако всё это затрудняет одна вещь — капитализм. Нефтяные компании стремятся получать прибыль. В своем стремлении получать прибыль они смотрят в будущее лет на пять. А мы здесь говорим о коммерческом использовании термоядерного синтеза, которое начнется уже после «DEMO», а стало быть, лет через сорок. Весьма маловероятно, что частные средства были бы вложены в такой долгосрочный проект, даже если бы ему был гарантирован стопроцентный успех, а стопроцентный успех ему не гарантирован. Кроме того, на таких отрезках времени чрезвычайно сложно сохранять технологии в тайне. Компании сложно хранить технологии в тайне для частного использования в течение сорока лет — это почти невозможно.

Вопрос. Реакция [термоядерного синтеза] имеет выход энергии в тысячу раз больше, чем вы вкладываете. В токамаке заложено всего в десять раз больше. То есть токамак по определению имеет очень низкую эффективность, поскольку в нем отсутствует внутренний механизм, который позволял бы это делать, типа как цепная реакция в атомной бомбе. Что вы думаете о других механизмах образования плазмы, то, что называется по-английски field-reversed configuration, мы называем это «компактные торы», где имеется внутренний механизм сжатия, достаточно эффективный для сжатия плазмы?

К. Ллуэллин-Смит. Первый вопрос, по-моему, был о КПД токамака по сравнению с инерциальным термоядом. Важно понимать, что токамак должен работать непрерывно. В то время как инерциальный термояд идет в пульсирующем режиме — с частотой где-то раз пять в секунду. Поэтому инерциальный термояд должен давать намного больший выход энергии, в особенности в связи с тем, что у лазеров КПД очень-очень низкий. Поэтому при инерциальном термояде абсолютно необходимо, чтобы плазма была полностью самозажигающейся, самоподдерживающейся. При инерциальном термояде необходима полностью сгорающая плазма. Другими словами, необходим поджиг — вот подходящее слово. Поджиг жизненно важен для инерциального термояда. А при магнитном термояде поджиг нам вовсе не нужен, потому что мы лучше управляем плазмой, без всякого поджига. А что касается технологии компактных торов, то здесь конфигурация другая — кстати, разработанная в Великобритании, но мы, в Великобритании, над ней не работаем. Она уступает токамаку.

Вопрос. Ставит ли проблема создания новые вопросы перед фундаментальной теоретической физикой или теоретически уже более или менее всё ясно?

К. Ллуэллин-Смит. Это очень хороший вопрос. У нас никогда не было сгорающей плазмы. Здесь имеется в виду не поджиг: сгорание означает, что большая часть тепла поступает от термоядерного синтеза. Возможно, что там проявятся новые физические эффекты. Это возможно. Мы не думаем, что это так, но всё это нужно проверить. Так что в ITER вполне могут проявиться новые физические эффекты.

Вопрос. Будьте добры, скажите, как вы относитесь к перспективе замены, хотя бы в будущем, трития в токамаках на дейтерий или на гелий-3.

Еще записи на эту же тему:

Метки:


Страницы: 1 2 3

© 2008-2018 EnergyFuture.RU Профессионально об энергетике. All rights reserved. Перепечатка материалов разрешается при условии установки активной гиперссылки на EnergyFuture.RU.