site.btaЕксперименталният термоядрен реактор ще е като гигантска пещ

Във филма „Светецът” от 1997 г. героят на Вал Килмър е нает от могъщ руснак с политически амбиции да открадне формула за ядрен синтез – чиста и евтина енергия, разработена от талантливата и упорита изследователка д-р Ръсел (Елизабет Шу). 

Повече от 25 години по-късно за пръв път на форум на ООН – на конференцията за климата COP28 в Дубай (30 ноември-12 декември 2023 г.) бе приета международна  стратегия за ядрения синтез. "Термоядреният синтез има потенциал да направи революция в нашия свят", каза в Дубай специалният пратеник на президента на САЩ по въпросите на климата Джон Кери. „Термоядреният синтез може да бъде важна част от нашето енергийно бъдеще, заедно с вятърната и слънчевата енергия, ядреното делене и геотермалната енергия", добави той.

Още през 1985 г. тогавашният генерален секретар на КПСС Михаил Горбачов, след дискусии с тогавашния френски президент Франсоа Митеран, предлага на президента на САЩ Роналд Рейгън да се задейства международен проект за енергия от ядрен синтез. По-късно СССР, САЩ, Европейският съюз и Япония се договарят да работят заедно с тази научна сфера. Първият дизайн на реактор за термоядрен синтез на този международен консорциум е готов през 2001 г. Китай, Република Корея и Индия се присъединяват към проекта. През октомври 2007 г. е подписано международното споразумение за изграждане на експериментален термоядрен реактор ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor). Съоръжението, наричано още токамак, се изгражда в Кадараш, Франция.

Често срещан, но твърде опростен начин за описание на термоядрения синтез е твърдението, че става въпрос за възпроизвеждане на ядрените реакции, които протичат в ядрото на Слънцето. В началото на януари тази година генералният директор на ITER Пиетро Барабаски обясни пред аудитория от неспециалисти защо, ако предположим, че можем да имитираме случващото се в Слънцето, подобно начинание би било напълно "безполезно", съобщи пресслужбата на ITER. 

За всяко сложно понятие от физиката на термоядрения синтез генералният директор на ITER Пиетро Барабаски използва аналогия. 

Когато говорим за плътност на енергията - ключово понятие при разглеждане на енергийни въпроси, Слънцето и звездите като него са много слаби, много бавни и много неефективни системи, стана ясно от презентацията на Барабаски. Плътността на енергията е количеството енергия на дадена система или област в пространството, съдържаща се в единица обем. Един кубичен метър от ядрото на Слънцето генерира приблизително толкова енергия, колкото химическите реакции в еквивалентен обем оборски тор - приблизително 250-300 вата на кубичен метър (W/m3), или много по-малко от енергията в човешкото тяло (1 kW/m3), каза той. 

Колибритата, които държат рекорд по плътност на енергията сред живите организми, генерират 50 kW/m3, т.е. 200 пъти повече от мощността на протон-протонните реакции в Слънцето. Въпреки това слабата ефективност на Слънцето като термоядрен реактор, съчетана с огромните му размери (333 000 земни маси), е това, което прави Слънцето нещо като гигантска пещ, която разпръсква светлина и топлина в продължение на 4,6 милиарда години и ще продължи да разпръсква още 5 милиарда години, поясни той.

Чрез  подходящи изображения и аналогии, термоядреният синтез на Земята може да бъде сравнително лесно обяснен на неспециалисти, с изключение на някои квантови явления, които според генералния директор на ITER „никой не разбира”. 

Той даде обяснение за сложния процес по изграждане на токамака в Кадараш, като даде пример с пещ за пица на дърва. Пещта не може да бъде нито твърде малка, защото дървата няма да се разпалят добре в нея, нито твърде голяма, защото тогава енергийната плътност би била прекомерна и пицата в пещта ще се овъгли. Намирането на правилния баланс между размера и плътността на мощността е значително предизвикателство, пред което са изправени учените и затова термоядреният синтез отнема толкова много време, каза Барабаски.