Термоядерный синтез Ядерные реакции в звездах Токамак Реакторная технология Холодный термоядерный синтез Атомные реакторы на быстрых нейтронах Топливо для реакторов на тепловых нейтронах

Физики XX века, перешагнув в XXI век со своими старыми знаниями, до сих пор не поняли, что источником материального мира является субстанция, давно названная эфиром. Чтобы спастись от позорной идеи формирования Вселенной в результате Большого взрыва, исключающего эфир, они теперь называют его тёмной материей, свидетельствуя, таким образом, будущим поколениям темноту своего научного интеллекта. Они продолжают преподавать 70% ошибочных знаний по физике и, примерно, 50% - по химии, не проявляя никакого угрызения совести за интеллектуальное насилие над молодёжью.
Холодный термоядерный синтез

Особняком стоит метод УТС, в котором не нужны горячая плазма, микро- и макровзрывы, вообще какой-либо разогрев. Это направление, получившее название холодного термояда, или, более правильно, мюонного катализа, было предложено А.Д.Сахаровым и Я.Б.Зельдовичем в 1957 г. Суть его заключается в использовании нестабильной частицы - отрицательно заряженного мюона, масса которого в 200 раз больше массы электрона. Мюон по своим свойствам очень похож на электрон, в частности, он может замещать электрон в атоме, но радиус мюонной орбиты в 200 раз меньше, чем электронной. Атомы дейтерия и трития, в которых место электрона занял мюон, могут объединяться в молекулы, где ядра дейтерия и трития сближены в 200 раз, до расстояния около 10 11 см, что все еще намного больше радиуса ядерных сил (10-13 см). В горячей плазме при таком сближении ядерная реакция не пойдет, т.к. встреча ядер длится мгновение, после чего они разлетаются. Но в мезомолекуле дейтерий и тритий постоянно находятся на таком расстоянии и могут, «почувствовав» друг друга, с заметной вероятностью осуществить «туннельный переход», вступив в D-T-реакцию. Образуются ядро гелия и нейтрон, выделится энергия синтеза, а мюон, ставший вновь свободным, может сесть на орбиту соседнего атома, заменив в нем электрон. Произойдет новое сближение ядер и новая реакция синтеза. Отрицательный мюон выступает здесь в роли активного посредника, сводящего вместе дейтерий и тритий. Он - ядерный катализатор. Оказывается, за время своей жизни (2 мкс) мюон успевает осуществить до ста D-T-реакций.

Преимущества метода очевидны: не нужны сверхвысокие температуры, нет надобности в капризной плазме, отпадают сильные магнитные поля и мощные пучки частиц. Но простота не дается даром - нужны интенсивные потоки мюонов, получаемые на ускорителях во взаимодействии энергичных протонов с ядрами, и, как в любом методе, необходимо условие положительного выхода энергии. Сейчас идет борьба за энергетическую «цену» одного мюона, и если она окажется меньше суммарного выхода реакций синтеза, мю-катализ будет включен в реестр конкурирующих путей УТС.

Есть и другие, еще более экзотические проекты. Предлагается, например, осуществлять термоядерную реакцию, сталкивая пучки ионов дейтерия в коллайдере. 2.3 Тупиковые пути ядерного синтеза

Не все подходы к методам реализации УТС оказались плодотворными. Не обошлось без дутых сенсаций и смелых надежд, оказавшихся несостоятельными. Атомные электростанции В 2002 году АЭС и концерн «Росэнергоатом» поставили на ФОРЭМ 131 148 млн. кВт-ч на сумму 61 263 млн. руб. по среднеотпускному тарифу 389,29 руб./МВтч, а в 2003 г. - 138 754 млн. кВтч на сумму 71 582 млн. руб. по среднеотпускному тарифу 429,91 руб./МВтч.

Толчком к развертыванию исследований по холодному ядерному синтезу (ХЯС) послужило интервью М. Флешмана и С. Понса (США) 23 марта 1989 г. газете "Financial Times", в котором они заявили, что возможно создание энергетического источника промышленных масштабов на основе слияния ядер тяжелого водорода при комнатной температуре. Тогда, в 1989 году, появилась надежда на получение колоссального количества энергии в простом приборе для электролиза воды: электроды были изготовлены из палладия, используемая вода была "тяжёлой". В ходе электролиза этой тяжёлой воды с помощью электродов из палладия ядра дейтерия, якобы, сливались, образуя изотопы трития и гелия. Экспериментаторы, опять же якобы, однажды зафиксировали потоки нейтронов и добились выделения тепла, не предусмотренного законами электролиза. Ионы дейтерия скапливались в электроде, где из-за большого давления мог происходить «туннельный эффект», как при мю-катализе. Никакие теоретические оценки не подтверждали такой возможности. Всего за первые два года, прошедшие после опубликования статьи Флейшмана и Понса было опубликовано более двух тысяч экспериментальных и теоретических работ, в США выдано 96 заявок на патенты.

Ажиотаж возник благодаря двум подтверждениям из Техасского университета "Эй энд Эм" и Института технологических исследований штата Джорджия. Однако когда электрохимики из Техаса провели контрольные измерения не только с тяжелой, но и обыкновенной водой, выяснилось: повышенное выделение тепла было вызвано электролизом последней, поскольку термометр служил в качестве второго катода! В Джорджии же нейтронные счетчики оказались настолько чувствительными, что реагировали на тепло поднесенной руки. Так был зарегистрирован «"выброс нейтронов».

Включившиеся в исследования высококвалифицированные ученые из ведущих физических центров ряда стран мира пришли к однозначному выводу о беспочвенности надежд на возможность создания подобного источника энергии.

Безопасность установок УТС Достоверная оценка безопасности термоядерного реактора получена пока только в рамках проекта ИТЭР. В этом реакторе практически вся радиоактивность сосредоточена в твердых отходах (конструкционных материалах, бридере (бланкете) топлива и бериллии, если он есть в реакторе). Перспективы термоядерной энергетики

УТС достигнуть пока не удалось Приходится утешаться промежуточными результатами термоядерных исследований. Конечно, работы по термояду оказали положительное влияние на развитие науки и технологии. Физика горячей плазмы, построенная на основе электродинамики, астрофизики, газодинамики, физики твердого тела и газового разряда, обогатила эти научные дисциплины новыми разработками

Главными аргументами в пользу термоядерного синтеза как физической основы энергетики будущего в настоящее время являются следующие утверждения: Неограниченные запасы общедоступного топлива В термоядерном реакторе электрической мощностью 1000 Мвт (эл) (т. е. такой же, как у современных реакторов деления ВВЭР-1000 и РМБК-1000), где происходит около 1021 реакций синтеза в секунду, стационарно содержится до 1011 Кюри радиоактивности Другая серьёзная экологическая проблема связана с тритием. Использование в термоядерной энергетике какой-либо иной реакции, кроме синтеза дейтерия и трития, почти исключено. Между тем тритий - Р-активный радионуклид с периодом полураспада 12,4 года и высокой радиотоксичностью Отвлечемся на некоторое время от термояда. Известно, что как оружейный материал 239Pu гораздо более эффективен, нежели 235U.

Что понимается под названием альфа частица? Известно, что радиоактивные ядра испускают альфа частицы - ядра атомов гелия (рис. 158, b и c), состоящие из двух нейтронов и двух протонов. Изотопы гелия могут иметь ядра с одним (рис. 158, а), тремя и даже большим количеством нейтронов. Ядро, имеющее два нейтрона и два протона, является стабильным. Известно также, что магнитный момент атома гелия может быть равен нулю
Атомные реакторы