Атом в центре внимания
ОБЗОР ИНОСМИ / #4_2019
Позиция редакции может не совпадать с мнениями авторов статей.
Фото: Firstlightfusion.com, Nnl.co.uk
Фото: Firstlightfusion.com, Nnl.co.uk
На фото: Установка для проведения экспериментов First Light Fusion
На волне общественного интереса к вопросам экологии ядерная энергетика все чаще обсуждается на страницах ведущих мировых изданий. Мы подготовили обзор публикаций в зарубежных СМИ, посвященных вопросам использования атомной энергии.
Новые деньги для синтеза
Многие эксперты считают ядерный синтез финальным решением энергетического вопроса. Термоядерные реакторы имитируют процесс синтеза, происходящий внутри Солнца: легкие ядра сливаются в более тяжелые, выделяя огромное количество энергии. На Солнце этот процесс инициирует сила тяжести. На Земле ученые стремятся воспроизвести необходимые для синтеза условия с высокими температурами —около 150 млн градусов, но им трудно ограничить плазму, необходимую для плавления ядер.
С 1930-х годов ученые пытаются использовать синтез, чтобы создать технологию электростанций будущего и осуществлять межпланетные путешествия.
Международный термоядерный экспериментальный реактор ITER строится с 2010 года во Франции. Оценки стоимости и срока окончания строительства постоянно менялись от начальных € 5 млрд и 2016 года до, соответственно, € 19 млрд и 2025 года. Политические споры участвующих в проекте стран способны сместить дату первого эксперимента на еще более поздний срок. Не все согласны ждать так долго.
Сегодня термоядерный синтез привлекает предпринимателей и инвесторов, готовых вкладывать деньги в долгосрочные проекты. «Они [увлеченные наукой предприниматели и инвесторы] считают, что маленькие компании проявляют бóльшую гибкость и находчивость по сравнению с корпорациями-гигантами, финансируемыми правительствами. Они чутко реагируют на растущее беспокойство по поводу климатических изменений. Они хотят создать источники питания, которые будут вырабатывать в миллионы раз больше энергии, чем нефть и газ, и будут более эффективны, чем ядерное топливо, не загрязняя атмосферу выбросами углерода», — пишет Стенли Рид в статье для The New York Times. Он рассказывает о британской компании First Light Fusion, бросающей вызов консерватизму в энергетике. Основатели компании, профессор Оксфордского университета Яннис Ветикос и его аспирант Ник Хоукер, считают термоядерный синтез решением проблемы климатических изменений. На старте Н. Хоукер привлек около $ 30 млн от инвесторов для реализации технологии, которая отличается от принятой на ITER.
Эксперименты по слиянию обычно подразумевают перегрев кипящего «супа» из атомов, известного как плазма. Это требует огромного количества энергии, также необходимы материалы, способные противостоять температуре более 100 млн градусов. Н. Хоукер придумал другой способ: он «стреляет» пулями, по форме напоминающими диски, размером с десятицентовую монетку, со скоростью около 50 тыс. миль в час в шарик из изотопов водорода, заключенный в прозрачный пластик — топливную таблетку. Столкновение сжимает таблетку и создает условия для плавления атомов водорода с образованием гелия.
First Light Fusion входит в Fusion Industry Association, состоящую из 17 членов — частных компаний, занимающихся коммерциализацией термоядерного синтеза. Помимо FLF в ассоциацию входят: Tokamak Energy, также базирующаяся вблизи Оксфорда; и Commonwealth Fusion Systems, основанная учеными из Массачусетского технологического института (MIT), со штаб-квартирой в Массачусетсе. Ли Филлипс в статье для MIT Technology Review пишет о канадской компании General Fusion и калифорнийской TAE Technologies, которая потратила 20 лет и $ 500 млн на разработку термоядерного реактора с прогнозом выхода на рынок в течение пяти лет. При этом рынок не ограничивается стартапами.
Объяснить интерес инвесторов к синтезу попробовал для MIT Technology Review генеральный директор General Fusion Крис Моури. Ли Филлипс приводит его слова: «Термоядерные реакторы сложно построить, но общество воспринимает их благосклонно. Именно этим объясняется мощный поток венчурных инвестиций в термоядерные исследования. Инвесторы уверены: огромное количество покупателей с нетерпением ожидает того, кто первым реализует эту идею».
Между тем «зеленые» политики в Европе хотят, чтобы ITER закрыли; многие участники антиядерной кампании не видят разницы между процессами ядерного деления и синтеза. «Возможно, эксперты и поддерживают ядерную энергетику, но толпы скептически настроенных избирателей — это совсем другое дело», — пишет Ли Филлипс.
Россия обладает уникальным опытом в сфере термоядерных исследований и с самого начала участвует в проекте ITER, инвестируя 9% от общей суммы финансирования проекта. Предприятия Росатома создают для ITER ключевые компоненты реакторного комплекса и другое высокотехнологичное оборудование. «ITER для нас важен как полигон по отработке практических задач, связанных с энергетикой завтрашнего и послезавтрашнего дня, с повышением роли России на мировом рынке технологий», — заявил глава Росатома Алексей Лихачев после визита на площадку сооружения ITER в 2017 году.
С 1930-х годов ученые пытаются использовать синтез, чтобы создать технологию электростанций будущего и осуществлять межпланетные путешествия.
Международный термоядерный экспериментальный реактор ITER строится с 2010 года во Франции. Оценки стоимости и срока окончания строительства постоянно менялись от начальных € 5 млрд и 2016 года до, соответственно, € 19 млрд и 2025 года. Политические споры участвующих в проекте стран способны сместить дату первого эксперимента на еще более поздний срок. Не все согласны ждать так долго.
Сегодня термоядерный синтез привлекает предпринимателей и инвесторов, готовых вкладывать деньги в долгосрочные проекты. «Они [увлеченные наукой предприниматели и инвесторы] считают, что маленькие компании проявляют бóльшую гибкость и находчивость по сравнению с корпорациями-гигантами, финансируемыми правительствами. Они чутко реагируют на растущее беспокойство по поводу климатических изменений. Они хотят создать источники питания, которые будут вырабатывать в миллионы раз больше энергии, чем нефть и газ, и будут более эффективны, чем ядерное топливо, не загрязняя атмосферу выбросами углерода», — пишет Стенли Рид в статье для The New York Times. Он рассказывает о британской компании First Light Fusion, бросающей вызов консерватизму в энергетике. Основатели компании, профессор Оксфордского университета Яннис Ветикос и его аспирант Ник Хоукер, считают термоядерный синтез решением проблемы климатических изменений. На старте Н. Хоукер привлек около $ 30 млн от инвесторов для реализации технологии, которая отличается от принятой на ITER.
Эксперименты по слиянию обычно подразумевают перегрев кипящего «супа» из атомов, известного как плазма. Это требует огромного количества энергии, также необходимы материалы, способные противостоять температуре более 100 млн градусов. Н. Хоукер придумал другой способ: он «стреляет» пулями, по форме напоминающими диски, размером с десятицентовую монетку, со скоростью около 50 тыс. миль в час в шарик из изотопов водорода, заключенный в прозрачный пластик — топливную таблетку. Столкновение сжимает таблетку и создает условия для плавления атомов водорода с образованием гелия.
First Light Fusion входит в Fusion Industry Association, состоящую из 17 членов — частных компаний, занимающихся коммерциализацией термоядерного синтеза. Помимо FLF в ассоциацию входят: Tokamak Energy, также базирующаяся вблизи Оксфорда; и Commonwealth Fusion Systems, основанная учеными из Массачусетского технологического института (MIT), со штаб-квартирой в Массачусетсе. Ли Филлипс в статье для MIT Technology Review пишет о канадской компании General Fusion и калифорнийской TAE Technologies, которая потратила 20 лет и $ 500 млн на разработку термоядерного реактора с прогнозом выхода на рынок в течение пяти лет. При этом рынок не ограничивается стартапами.
Объяснить интерес инвесторов к синтезу попробовал для MIT Technology Review генеральный директор General Fusion Крис Моури. Ли Филлипс приводит его слова: «Термоядерные реакторы сложно построить, но общество воспринимает их благосклонно. Именно этим объясняется мощный поток венчурных инвестиций в термоядерные исследования. Инвесторы уверены: огромное количество покупателей с нетерпением ожидает того, кто первым реализует эту идею».
Между тем «зеленые» политики в Европе хотят, чтобы ITER закрыли; многие участники антиядерной кампании не видят разницы между процессами ядерного деления и синтеза. «Возможно, эксперты и поддерживают ядерную энергетику, но толпы скептически настроенных избирателей — это совсем другое дело», — пишет Ли Филлипс.
Россия обладает уникальным опытом в сфере термоядерных исследований и с самого начала участвует в проекте ITER, инвестируя 9% от общей суммы финансирования проекта. Предприятия Росатома создают для ITER ключевые компоненты реакторного комплекса и другое высокотехнологичное оборудование. «ITER для нас важен как полигон по отработке практических задач, связанных с энергетикой завтрашнего и послезавтрашнего дня, с повышением роли России на мировом рынке технологий», — заявил глава Росатома Алексей Лихачев после визита на площадку сооружения ITER в 2017 году.
Великобритания производит электроэнергию из америция
Ученые из британской Национальной ядерной лаборатории (NNL) и Лестерского университета использовали выделяемое из радиоактивного америция тепло для генерации электрического тока — об этом повествует статья в World Nuclear News (WNN). Ученые смогли зажечь лампочку в специально экранированной лаборатории NNL в Камбрии, используя выделяемое радиоактивным элементом тепло; эта крошечная лампочка может осветить путь к использованию америция в радиоизотопных генераторах, внедрение которых позволит осуществить сверхпродолжительные космические миссии.
Радиоизотопные термоэмиссионные генераторы (РИТЭГи) — батареи для космических зондов. Такие генераторы используют тепло от радиоактивных топливных таблеток для питания космических кораблей, направляющихся в дальний космос или находящихся в сложных условиях на поверхности планет, где другие источники энергии (например, солнечные панели) не работают. Таким образом космические зонды могут отправлять данные и изображения на Землю в течение многих десятилетий.
Некоторые современные зонды используют для этой цели изотоп плутония, но его нехватка ощущается все сильнее. Америций — это элемент, которого нет в природе; он образуется в результате радиоактивного распада плутония. А плутоний, в свою очередь, появляется при эксплуатации ядерных реакторов и после выгрузки из активной зоны хранится вместе с другими радиоактивными отходами. «Приятно осознавать, что америций можно использовать, перерабатывая отходы одной отрасли в нечто ценное для другой», — приводит слова Тима Тинсли, одного из исследователей NNL, автор статьи в ScienceAlert Дэвид Нилд.
«Америций создает проблему, затрудняя повторное использование плутония в качестве топлива. Извлекая из отработавшего плутониевого топлива америций, мы тем самым „очищаем“ плутоний и можем повторно использовать его в топливном цикле. Получается двойная выгода», — заявил исследователь из NNL Эдриан Булл.
Специалисты, занятые в космических программах, надеются, что ядерные источники с высокой плотностью энергии позволят решить целый ряд казавшихся нерешаемыми задач. «Успешное сотрудничество ядерной и космической отраслей открыло для Европы новые перспективы; стало возможным исследование Солнечной системы на новом уровне», — заявил Кит Стивенсон, руководитель программы в Европейском космическом агентстве.
Разработки в этой области в РФ ведет входящий в Росатом Российский федеральный ядерный центр — Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальный физики. В качестве топливного радиоактивного изотопа в российских РИТЭГах используется ⁹⁰Sr, а для высокоэнергоемких генераторов — ²³⁸Pu. В ноябре прошлого года Росатом поставил Китаю партию радионуклидных тепловых блоков для энергообеспечения лунной программы.
Радиоизотопные термоэмиссионные генераторы (РИТЭГи) — батареи для космических зондов. Такие генераторы используют тепло от радиоактивных топливных таблеток для питания космических кораблей, направляющихся в дальний космос или находящихся в сложных условиях на поверхности планет, где другие источники энергии (например, солнечные панели) не работают. Таким образом космические зонды могут отправлять данные и изображения на Землю в течение многих десятилетий.
Некоторые современные зонды используют для этой цели изотоп плутония, но его нехватка ощущается все сильнее. Америций — это элемент, которого нет в природе; он образуется в результате радиоактивного распада плутония. А плутоний, в свою очередь, появляется при эксплуатации ядерных реакторов и после выгрузки из активной зоны хранится вместе с другими радиоактивными отходами. «Приятно осознавать, что америций можно использовать, перерабатывая отходы одной отрасли в нечто ценное для другой», — приводит слова Тима Тинсли, одного из исследователей NNL, автор статьи в ScienceAlert Дэвид Нилд.
«Америций создает проблему, затрудняя повторное использование плутония в качестве топлива. Извлекая из отработавшего плутониевого топлива америций, мы тем самым „очищаем“ плутоний и можем повторно использовать его в топливном цикле. Получается двойная выгода», — заявил исследователь из NNL Эдриан Булл.
Специалисты, занятые в космических программах, надеются, что ядерные источники с высокой плотностью энергии позволят решить целый ряд казавшихся нерешаемыми задач. «Успешное сотрудничество ядерной и космической отраслей открыло для Европы новые перспективы; стало возможным исследование Солнечной системы на новом уровне», — заявил Кит Стивенсон, руководитель программы в Европейском космическом агентстве.
Разработки в этой области в РФ ведет входящий в Росатом Российский федеральный ядерный центр — Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальный физики. В качестве топливного радиоактивного изотопа в российских РИТЭГах используется ⁹⁰Sr, а для высокоэнергоемких генераторов — ²³⁸Pu. В ноябре прошлого года Росатом поставил Китаю партию радионуклидных тепловых блоков для энергообеспечения лунной программы.
Материал подготовил Антон СМИРНОВ
ДРУГИЕ МАТЕРИАЛЫ #4_2019