Термоядерная и ядерная энергия: физик объясняет в чем разница и что лучше для нас

Источником всей ядерной энергии является энергия связей атома. Энергия, которая хранится в атоме может быть получена двумя способами: с помощью термоядерного синтеза или ядерного деления. Ядерная энергетика обеспечивает примерно 10% всей энергии в мире, но с термоядерной энергией, которая является более чистой и почти безграничной пока не все так просто. Пока что физики только пытаются ее получить в достаточно большом объеме, чтобы можно было ее использовать в коммерческих целях. В чем разница между двумя процессами получения объясняет физик Мэтью Хоул из Австралийского национального университета, пишет ScienceAlert.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Процесс ядерного деления включает в себя расщепление больших тяжелых атомов на более легкие. Термоядерный синтез наоборот включает в себя объединение более легких атомов в более тяжелые. В любом случае в результате двух процессов выделяется много энергии.

Что такое ядерное деление?

Процесс ядерного деления лежит в основе работы любой АЭС в мире. Он происходит, когда субатомная частица нейтрон врезается в атом урана, и расщепляет его. Происходит выход большего количества нейтронов, которые продолжают сталкиваться с другими атомами и происходит запуск цепной ядерной реакции. Это приводит к выходу огромного количества энергии. Для преобразования этой энергии в электричество устанавливается теплообменник, который превращает воду в пар, приводящий в действие турбину для выработки энергии. Реакцию ядерного деления можно контролировать, подавляя подачу нейтронов.

Пока что главной проблемой процесса ядерного деления остается то, что побочные продукты такой реакции остаются радиоактивными в течение тысяч лет.

Что такое термоядерный синтез?

Термоядерный синтез – это процесс, который позволяет существовать Солнцу и звездам. В ядрах звезд происходит слияние атомов водорода и в результате происходит выход еще большего количества энергии, чем при ядерном делении.

Поэтому физики сейчас активно работают над тем, чтобы создать не экспериментальные, а коммерческие термоядерные реакторы, которые станут основой термоядерных электростанций. При производстве термоядерной энергии не остается побочных радиоактивных отходов, а потому она считается чистой. При этом такая энергия также считается почти безграничной и если научиться ее получать в больших масштабах, то это позволит обеспечить всех жителей Земли относительно дешевой энергией в огромных количествах.

Сейчас физики экспериментируют с термоядерным синтезом с помощью изотопов водорода – дейтерия и трития. Но сейчас ученым сложно создать устойчивую долговременную термоядерную реакцию, ведь для этого нужна очень высокая температура — 100 – 150 млн градусов Цельсия. При такой температуре топливо для термоядерного синтеза находится в состоянии плазмы.

Главным способом демонстрации устойчивого термоядерного синтеза является тороидальное магнитное удержание плазмы. В этом случае очень горячая плазма находится в реакторе в форме тора. Но этому процессу требуется постоянный внешний нагрева и сильное магнитное поле.

Когда можно будет использовать термоядерную энергию?

Главная проблема для физиков состоит в том, чтобы получить намного больше энергии во время экспериментов с термоядерным синтезом, чем было затрачено на запуск самой реакции. В этом плане есть уже небольшие достижения, но этого мало для того, чтобы сделать производство термоядерной энергии масштабным процессом.

Сейчас многие физики считают, что коммерческое использование термоядерной энергии не начнется ранее 2050 года.

По словам Хоула, несмотря на то, что некоторые ученые считают термоядерную энергию "спасательным кругом" в борьбе с изменением климата, ученый считает, что это лишь часть решения проблемы. Физик говорит, что нужно срочно сокращать выбросы углекислого газа, чтобы минимизировать катастрофический ущерб для нашей планеты.

Как уже писал Фокус, мир может остаться без технологии, спасающей жизни и экономящей миллионы. Загрязнение воздуха энергетической промышленностью является серьезной проблемой по всему миру, для которой ученые придумали невероятно эффективное решение. Однако это устройство может уйти в прошлое, если закон, защищающий его, будет отменен.

Также Фокус писал о том, что недавно на Солнце произошла новая вспышка из самого мощного класса таких событий, что привел к негативным последствиям на Земле.