Термоядерные реакторы

В настоящее время многие страны разрабатывают проекты производства энергии в реакциях ядерного синтеза (термоядерных реакциях) и ее превращения в электрическую энергию. Получение электрической энергии с помощью контролируемых термоядерных реакций предусматривает следующие три основные стадии:

1) получение высокотемпературной плазмы и ее разогрев до температур выше 100 млн. °С;

2) удержание этой плазмы от контакта со стенками реактора в течение времени, достаточного для эффективного протекания реакции;

3) создание реактора термоядерного синтеза, позволяющего производить электрическую энергию в промышленных масштабах.

Объединенный европейский проект создания термоядерного реактора типа «Токамак», который осуществляется в Калхеме (Великобритания, графство Оксфордшир), основан на удержании плазмы в тороидальном реакторе с помощью магнитного поля и разогреве плазмы электрическим током до температур, необходимых для проведения термоядерной реакции (рис. 1.38).

 

б

Результирующее спиралевидное поле (закручивание преувеличено)

Рис. 1.38. Термоядерный реактор. Объединенный европейский тороидальный реактор, построенный в Калхеме (графство Оксфордшир, Великобритания), использует систему удержания плазмы «Токамак». Система «Токамак» была создана в СССР в конце 1960-х гт. Она состоит из тороидальной вакуумной камеры, окруженной витками соленоида, создающего тороидальное магнитное поле. Через оба тора проходит сердцевина большого трансформатора, который генерирует ток. Этот ток не только создает второе (полоидальное) магнитное поле, но также разогревает плазму, а-общая схема производства термоядерной энергии; б-устройство термоядерного реактора типа «Токамак».

 

 

Аргументы против использования ядерной энергии

Аргументы, выдвигаемые против использования ядерной энергии, сосредоточены на четырех основных пунктах: риск аварии; опасность хищения ядерного топлива как сырья для изготовления ядерного оружия; проблема ликвидации отходов; возможность использования неядерных источников энергии.

Риск аварии. Крупнейшая ядерная авария произошла в Чернобыле на Украине (СССР) в субботу 26 апреля 1986 г. В результате ряда ошибок обслуживающего персонала в реакторе стал накапливаться пар. Пар вступал в реакцию с находящимся в реакторе горячим цирконием, образуя водород. Давление газа в активной зоне реактора нарастало, и это в конце концов привело к разрушению верхней части реактора. Вступив в соприкосновение с воздухом, газообразная смесь взорвалась, и от возникшего пламени загорелся графитовый замедлитель, который продолжал гореть несколько дней. Радиоактивные вещества из реактора попали в атмосферу и образовали радиоактивное облако, размеры которого, согласно оценкам, составляли 30 км в ширину и 100 км в длину. Это облако распространилось затем на большие расстояния, вызвав радиоактивное заражение и повсеместную тревогу. Авария привела к гибели нескольких десятков людей и многочисленным заболеваниям лучевой болезнью.

Аэрофотоснимок Чернобыльской атомной электростанции, сделанный 9 мая 1986 г., спустя две недели после аварии, в которой блок № 4 (указанный стрелкой) был выведен из строя в результате взрыва, выбросившего в атмосферу облако радиоактивного вещества.

 

Ликвидация ядерных отходов. Проблемы хранения и окончательного уничтожения высокоактивных ядерных отходов составляют основу еще одного аргумента против использования ядерной энергии. Должны пройти сотни, если не тысячи, лет, прежде чем эти отходы утратят свою активность. Пока что ни у кого еще нет опыта хранения материалов в течение столь долгих периодов времени. Высказывается, однако, мнение, что длительное хранение даже слабоактивных отходов может привести к постепенному накоплению неприемлемо высокого уровня радиоактивности вблизи атомных электростанций.

Неядерные источники энергии. Как показано в гл. 5, неядерные источники энергии, в том числе уголь, позволяют рассчитывать на обеспечение энергией приблизительно еще на 300 лет. Возможны и другие источники энергии (в частности, водород, который можно получать из воды), экологически гораздо более безвредные, хотя в настоящее время еще неэкономичные. Те, кто возражают против использования ядерной энергии, указывают на доступность других источников энергии и меньший риск, связанный с их использованием.

Оглавление: