Без назви
Мрії про енергію з термоядерного синтезу, шарлатани та кривоногі курки. Запакування сонячної енергії завжди буде «вже через 20 років».
Автор: Чарльз Сейф | Опубліковано в четвер, 3 січня 2013 року, о 5:00 ранку за східним часом
Стаття українською мовою, у форматі Pdf
Криостат є вакуумною герметичною оболонкою, яка оточує вакуумну камеру та надпровідні магніти ITER, діючи, по суті, як дуже великий холодильник. Він буде виготовлений із нержавіючої сталі товщиною від 50 мм до 250 мм. Конструкція має об’єм 8 500 м³. Її розміри становитимуть 29,4 метри в діаметрі та 29 метрів у висоту. Вага перевищуватиме 3 800 тонн, що робить його найбільшою вакуумною бочкою із нержавіючої сталі, коли-небудь побудованою.
Лиш кілька тижнів тому група дослідників з термоядерного синтезу витратила південнокорейські гроші на початок проектування машини, яку ніхто справжньо не вважає можливою до побудови і яка, ймовірно, не працюватиме, навіть якщо буде збудована. Це робить цю машину трохи більш нелепою, ніж французька, яка буде або не буде збудована, і яка, якщо й буде завершена, зовсім не виконає своє пересічне призначення. Якщо ви здогадалися, що історія термоядерної енергії трохи дивна — ви маєте рацію.
З одного боку, історія термоядерної енергії заповнена божевільними, шарлатанами, наївними та ідеалістами, які мріють про вирішення енергетичних проблем планети. Один із найвідоміших — Мартін Флешман — помер минулого року. Разом із колегою Стівеном Понсом він вважав, що здійснив перетворення водню на гелій у склянці в своїй лабораторії, і ніколи не думав, що, якби він справді досяг цього, він і його співробітники були б випалені випромінюванням, що виникло б при цій реакції. Флешман не був першим: Рональд Ріхтер, німецький емігрант, який відіграв роль у інтригах у палаці Гуано Перона, був на крок ближче до цього, ніж Флешман, а новий шарлатан — Андреа Россі — не буде останнім.
Причина проста: на папері енергія термоядерного синтезу має практично безмежний потенціал. Реакція синтезу виділяє дуже велику кількість енергії, об’єднуючи легкі атоми, як водень, у важчі, такі як гелій. (Загалом, розщеплення — це протилежне: розрив важких атомів, як уран, на легші). Синтез — це саме процес, що живить Сонце, і він настільки ефективний, що на Землі є достатньо ядерного палива, щоб задовольнити усі енергетичні потреби нашої цивілізації, і це практично назавжди. Проблема в тому, що дуже важко зіткнути ці атоми достатньо сильно, щоб вони злилися. Ви повинні досягти надзвичайно високих температур — десятки або сотні мільйонів градусів Цельсія, щоб атоми рухалися достатньо швидко, щоб ініціювати реакцію. Але, коли ви нагріваєте своє паливо, його потрібно тримати зосередженим. Плазма в 100 мільйонів градусів хоче вибухнути в усі боки, але, щоб реакція продовжувалася, її треба утримувати в межах. Як виготовити бутель? Бутель Сонця — це гравітація. Оскільки Сонце має таку велику масу — більше, ніж у 300 000 разів маса нашої планети — воно має дуже сильне гравітаційне поле. Саме це поле та тиски стискають і утримують паливо, запобігаючи йому розлетітися в усі боки. Але без маси, що схожа на масу Сонця, щоб забезпечити гравітацію, потрібно знайти інші способи.
Один із ефективних способів — використовувати атомну бомбу як бутель. 1 листопада 1952 року США використали енергію синтезу, щоб знищити острів Елугелаб у Тихому океані. У центрі експерименту «Іві Майк» був великий холодний резервуар важкого водню. На одному кінці була бомба з плутонію типу Нагасакі, яка, коли вибухнула, стиснула паливо, нагріла його до мільйонів градусів і утримала його в межах. За долю секунди на поверхні Землі виникла потужність сонця. Бомба, що знищила Хіросіму, була еквівалентна приблизно 15 кілотоннам ТНТ. Іві Майк був приблизно 10 мегатонн, майже у 700 разів потужніший. І немає теоретичного верхнього межі розміру таких пристроїв, якщо ви хочете. (СРСР вибухнув монстром у 50 мегатонн у 1960-х роках.)
Пристрій працює, але це дуже погана рішення для енергетичних потреб планети. Дуже важко перетворити термоядерну зброю на безпечного постачальника електроенергії. Це не означає, що ми не намагалися використати водневу бомбу. Едвард Теллер, батько-засновник «Іві Майк», намагався переконати світ, що термоядерні зброї можна використовувати для мирних цілей — контролювати погоду, видобувати газ з сланцю, вирізати порт у масивній породі в Алясці, навіть знищити Місяць. Так, Едвард Теллер хотів знищити Місяць, за його власними словами, «щоб спостерігати, які розлади це може спричинити».
Мрія Теллера про безмежну енергію синтезу не померла разом із ним. Національна лабораторія Лоуренс Лівермор, колишній «ігровий майданчик» Теллера, тепер є місцем розташування гігантської машини вартістю понад 4 мільярди доларів, проекту термоядерного синтезу, відомого як Національна установка ініціації (NIF). Ідея полягає в тому, щоб стиснути крихітну кульку важкого водню розміром з горошину за допомогою лазера настільки потужного, що він змусив би навіть лунного розсіювача відчути емоції. Мета — виробити більше енергії від синтезу атомів водню, ніж енергія, яку витратив лазер. І науковці NIF передбачали, що вони досягнуть успіху у 2010 році... потім — у жовтні 2012 року... а потім NIF виявив, що передбачення науковців Лівермора були повністю помилковими. (Для тих, хто цікавиться, французьким аналогом є проект «Мегаджоуль»).
Це ідеальний результат. Лівермор передбачав майбутній успіх лазерного синтезу з кінця 1970-х років і постійно провалювався, не здійснивши жодного зі своїх прогнозів. Насправді, критики (включаючи мене) давно говорили, що будь-які представлення NIF як джерела енергії синтезу — це абсурд. Лазер розроблявся для досліджень ядерної зброї, а не для виробництва енергії. (І навіть для досліджень зброї він не здатен добре виконувати цю роботу.) Але науковці Лівермора продовжують твердити, що їхні надзвичайно дорогі дослідження лазерів врешті-решт дадуть енергію синтезу, навіть якщо для цього потрібно вигадати схему, яка виглядає як творіння Руба Голдберга. (Для тих, хто веде рахунок, останній проект, якщо й буде фінансуватися, також стане жахливим провалом.)
Лівермор не одинокий у своєму надмірному продажу термоядерного синтезу. У 1955 році, ще до винаходу лазера, фізики прогнозували, що енергія синтезу буде доступною «на вимогу» через 20 років. У той час єдиною реалістичною методикою утримання хмари водню в мільйонах градусів, без запуску атомної бомби, було використання гігантських магнітів. У той час науковці з усього світу намагалися створити машини, які утримували б і нагрівали хмари водню за допомогою потужних електромагнітних полів. Це не вийшло, навіть після десятків десятків років неправильних початків, магнітні бутелі просто були занадто «протікаючими». Але енергія синтезу все ще була просто «на кінці носа».
Магнітний синтез не був лише американським, але й радянським, німецьким, японським, англійським — кожна країна, яка брала участь у наукових дослідженнях, мала програму магнітного синтезу, яка мала забезпечити електрикою мережу в наступні десятиліття. Але це було до вершини американо-радянських переговорів у Женеві 1985 року, коли Рейган і Горбачов узгодили, що наші країни будуть шукати енергію синтезу разом. За кілька років кожна країна, яка мала значення, стала частиною величезного міжнародного проекту з будівництва гігантської магнітної бутелі, відомої як ITER.
Для створення такої дивної та складної конструкції, як ITER, потрібен справжній міжнародний зусилля. Але якщо ваша єдина джерело інформації — це власна історія проекту ITER — ви ніяк не зрозумієте, наскільки бурхливим був проект у тіні. У ній нічого не сказано про гігантські битви за перевищення бюджету у 1980-х і на початку 1990-х років. Нічого не згадується про те, як науковці, які працювали над національними проектами синтезу — бюджети яких були з’їдені ITER — працювали в тіні, щоб зруйнувати міжнародний проект. (І їм це вдалося: у 1998 році США вийшли з проекту, що повернуло все до початку.) Нічого не сказано про різке скорочення розмірів ITER (зроблено ITER-Lite). Немає навіть визнання того, що нова машина, менш вартісна, просто не зможе досягти початкової мети ITER — «запалення та тривалого горіння», реакції синтезу, яка може тривати нескінченно.
Після виходу США з проекту залишилися учасники зібралися