Даже если удастся построить установку термоядерного синтеза, то производить энергию будет не она.
Составит ли управляемый термоядерный синтез основу энергетики будущего? Известно, что ядерную энергию можно извлекать двумя способами: в реакциях при делении ядер урана, плутона и тория – тяжелых металлов, на более мелкие, или при синтезе ядер водорода и лития – легких металлов, в более крупные.
В мире существуют сотни реакторов деления, где проходят процессы сжигания тяжелых ядер. Но управляемый термоядерный синтез оказывается трудной задачей. Токамак – установка для его синтеза придумана Таммом И.Е., Сахаровым А.Д., Арцимовичем Л.А и другими учеными. На сегодня существуют технические проблемы, которые еще невозможно решить: надо удержать плазму при температуре 100 млн. градусов!
Россия принимает участие в грандиозном строительстве международной термоядерной установки во Франции ИТЭР, кроме того планирует строительство более скромной установки, на которое правительство уже выделило средства – 20 млн. рублей. Называться она будет «Игнитор». Обе установки смогут продемонстрировать самоподдерживающуюся реакцию синтеза. Хотя многие специалисты выражают сомнение в том, справится ли с этим «Ингитор». Но вопрос здесь в другом: будет ли термояд служить основой промышленного получения неограниченной и чистой энергии? Энтузиасты проекта утверждают, что да. Но на самом деле все совершенно иначе. И положительного ответа дать на вопрос нельзя.
Дело в том, что нейтроны, которые образуются при синтезе, сами значительно ценнее, чем та энергия, которая будет при этом выделяться. Если обложить токамак толстым «бланкетом» из природного урана-238, тогда под действием нейтрона ядро урана расщепляется и выделяет энергии дополнительно около 200 МэВ, или в двенадцать раз больше, чем в исходной реакции.
В сложной термоядерной установке простая добавка в виде уранового «бланкета» увеличит выпуск энергии в 12 раз, а если дальше сжигать плутоний, нарабатываемый в «бланкете» в обычных АЭС, то увеличение составит в 25 раз больше. Понятно, что ни одна коммерческая организация, впрочем, как и правительство, не упустит такой возможности повышения эффективности.
При реальном производстве энергии токамак будет служить лишь источником драгоценных нейтронов, при этом 96% энергии будет все же производиться делением, а главным топливом будет уран-238. Никогда не получится «чистого» термояда. Но если токамак производит меньше 4% от окончательной мощности, то нужно ли такое звено вообще? Ведь чтобы сжигать уран-238 или торий, можно использовать и другие источники нейтронов.
К примеру, такими источниками могут быть реакторы-размножители, электроядерный бридинг или ядерный синтез при помощи мюонного катализа. Каждый из этих методов достоин отдельного рассказа. Точно так же, как и ядерный цикл, который основан на теории, что позволяет делать безопасные и контактные электростанции разные по размерам.