Какая страна может первой в мире добиться термоядерного синтеза: топ-5 по уровню развития
Термоядерный синтез имеет все шансы стать Святым Граалем чистой энергии. "Зеленая" энергетика, как бы ее ни лоббировали, абсолютно не способна обеспечить энергетические потребности человечества и привести к отказу от использования ископаемого топлива. Подтверждением является тот факт, что доля ископаемого топлива в мировом энергетическом балансе сократилась лишь на 0,1% с 2009 по 2019 год.
Существует также ядерная энергетика, которая гораздо более энергоемкая, чем ископаемое топливо, но у нее есть свои проблемы. По данным Bloomberg, энергия ядерного деления в среднем стоит 150 долларов за мегаватт-час (МВт-час), в то время как тот же объем энергии от газовой электростанции будет стоить 81 доллар, а угольной – всего 74 доллара.
Кроме того, ядерное деление имеет и другие проблемы: вторичные выбросы от добычи и обогащения урана, а также накопление радиоактивных отходов, распространение ядерного оружия или даже вероятные ядерные аварии.
В то же время термоядерный синтез намного более конкурентоспособен как по стоимости так и по энергоемкости. Согласно исследованию, опубликованному в Royal Society journal, стоимость инерционного термоядерного синтеза может составить всего 25 долларов за МВт-час.
Что касается плотности термоядерной энергии, то она в четыре раза плотнее ядерного деления и почти в четыре миллиона раз плотнее ископаемого топлива.
Эта энергия также является более устойчивой и чистой (без выбросов углерода и токсичных ядерных отходов), по сравнению с ядерной или энергией, получаемой от ископаемых топлив. Кроме того, термоядерный синтез можно назвать вечной энергией, поскольку понятие истощения ресурсов такого типа энергетики вообще отсутствует.
Именно поэтому, как отмечает InsiderMonkey, в последние годы инвестиции в термоядерную энергетику показали значительный рост. А в конце 2022 года в этой области был достигнут реальный прогресс, когда ученым из США впервые в истории удалось достичь чистого положительного прироста энергии в реакции термоядерного синтеза.
Пять наиболее продвинутых стран в области термоядерного синтеза
Канада
Канада является одной из наиболее продвинутых стран в области термоядерного синтеза. Сейчас в Канаде работают два стартапа: General Fusion и Fusion Energy Technologies.
General Fusion разрабатывает термоядерную электростанцию с намагниченной мишенью, основанную на концепции сферического сжатия поршня из жидкого металла. Среди крупнейших инвесторов компании – Канадский банк развития бизнеса.
В Канаде также есть пять текущих исследовательских проектов, реализуемых в Университете Саскачевана.
Германия
Германия имеет семь исследовательских проектов в области термоядерной энергетики, пять из которых реализуются в Институте физики плазмы имени Макса Планка.
В стране работает стартап Marvel Fusion, который использует подход лазерного инерционного термоядерного синтеза.
Китай
Китай, не отказывающийся от идеи мирового лидерства, довольно быстро превратился в одну из самых продвинутых стран в отрасли. В стране реализуется 18 проектов по термоядерному синтезу.
Там отсутствуют стартапы, а корпоративными проектами по термоядерному синтезу занимается компания ENN Energy.
Япония
Япония является одной из наиболее развитых стран в сфере термоядерной энергетики, как в плане стартапов, так и в плане государственных исследовательских проектов. Здесь работают два стартапа в области ядерного синтеза: EX-Fusion и Kyoto Fusioneering.
Kyoto Fusioneering уже имеет контракты на разработку прототипа термоядерного реактора STEP, который будет построен в Великобритании.
Кроме того, в разных институтах Японии проводятся девять исследовательских проектов по термоядерному синтезу.
Соединенные Штаты
Соединенные Штаты являются наиболее развитой страной по вопросу термоядерной энергетики. Здесь находится 21 стартап, а также проводятся 83 исследовательских проекта, финансируемых государством.
Самые известные из стартапов – TAE Technologies и Helion Energy, которая намерена продемонстрировать производство чистой электроэнергии из термоядерного синтеза в 2024 году.
Как уже указывалось выше, именно в США в декабре 2023 года Ливерморская национальная лаборатория Лоуренса благодаря Национальной установке зажигания смогла продемонстрировать доказательство концепции инженерной жизнеспособности термоядерного синтеза с чистым получением энергии.
Что такое термоядерный синтез
Для осуществления термоядерной реакции требуется плазма – горячий заряженный газ, обладающий уникальными свойствами, которые отличают его от твердых тел, жидкостей или газов. Он состоит из положительных ионов и электронов, находящихся в свободном движении.
Если в такой плазме происходит слияние двух легких атомных ядер, они объединяются в одно более тяжелое ядро, высвобождая огромное количество энергии.
Именно такие процессы происходят в нашем Солнце и в других звездах во вселенной, обеспечивая почти бесконечные выбросы безопасной и чистой энергии.
Однако для слияния атомов необходимо создать достаточно сложные условия, поскольку на Солнце термоядерная реакция происходит благодаря температуре более 10 миллионов градусов Целсия, а также мощной гравитации. Именно эти условия заставляют атомы преодолеть взаимное электрическое отталкивание и приблизиться достаточно близко друг к другу, чтобы ядерная сила тяготения привела к синтезу в более тяжелый атом.
Планируется, что в термоядерных реакторах первого поколения будет использоваться смесь тяжелых изотопов водорода – дейтерия и трития. Согласно теоретическим расчетам, лишь несколько граммов этих реагентов будут способны выработать один тераджоуль энергии. Этого будет достаточно для потребления одним человеком в технологически развитой стране на протяжении 60 лет.
Ранее OBOZREVATEL рассказывал о том, что ученые обнаружили экзопланету, внутри которой, вероятно, происходит термоядерный синтез. Они считают, что эта планета может быть чем-то на грани между планетой и коричневым карликом – субзвездным объектом с некоторыми свойствами звезды.
Подписывайтесь на каналы OBOZREVATEL в Telegram и Viber, чтобы быть в курсе последних событий.