Prema modernim astrofizičkim konceptima, glavni izvor energije Sunca i drugih zvijezda je termonuklearna fuzija koja se odvija u njihovim dubinama. U zemaljskim uslovima, to se izvodi eksplozijom hidrogenske bombe. Termonuklearnu fuziju prati kolosalno oslobađanje energije po jedinici mase tvari koje reagiraju (oko 10 milijuna puta više nego u kemijskim reakcijama). Stoga je od velikog interesa ovladati ovim procesom i na njegovoj osnovi stvoriti jeftin i ekološki prihvatljiv izvor energije. Međutim, unatoč činjenici da se veliki broj znanstvenih i tehničkih timova u mnogim razvijenim zemljama bavi istraživanjem kontrolirane termonuklearne fuzije (CTF), još uvijek postoje mnogi teški problemi koje treba riješiti prije nego što industrijska proizvodnja termonuklearne energije postane stvarnost.

Moderne nuklearne elektrane koje koriste proces fisije samo djelomično zadovoljavaju svjetske potrebe za električnom energijom. Pokreću ih prirodni radioaktivni elementi uran i torij, čiji je broj i rezerve u prirodi vrlo ograničen; stoga se mnoge zemlje suočavaju s problemom njihovog uvoza. Glavna komponenta fuzijskog goriva je izotop vodika deuterij koji se nalazi u morskoj vodi. Njegove rezerve su općenito dostupne i vrlo velike (svjetski ocean pokriva ~ 71% površine Zemlje, a deuterij čini oko 0,016% od ukupnog broja atoma vodika koji čine vodu). Osim dostupnosti goriva, izvori termonuklearne energije imaju sljedeće važne prednosti u odnosu na nuklearne elektrane: 1) CTS reaktor sadrži mnogo manje radioaktivnih materijala od reaktora nuklearne fisije, pa su i posljedice slučajnog ispuštanja radioaktivnih proizvoda manje opasno; 2) manje dugotrajni radioaktivni otpad nastaje tijekom termonuklearnih reakcija; 3) TCB omogućava direktnu proizvodnju električne energije.

FIZIČKE OSNOVE NUKLEARNE SINTEZE

Uspješna provedba fuzijske reakcije ovisi o svojstvima korištenih atomskih jezgri i mogućnosti dobivanja guste plazme visoke temperature, koja je neophodna za pokretanje reakcije.

Nuklearne sile i reakcije.

Oslobađanje energije tijekom nuklearne fuzije posljedica je izuzetno intenzivnih sila privlačenja koje djeluju unutar jezgre; te sile drže zajedno protone i neutrone koji čine jezgru. Vrlo su intenzivni na udaljenostima ~ 10 –13 cm i izuzetno brzo slabe sa povećanjem udaljenosti. Osim ovih sila, pozitivno nabijeni protoni stvaraju elektrostatičke sile odbijanja. Polumjer djelovanja elektrostatičkih sila mnogo je veći od radijacije nuklearnih sila, pa počinju prevladavati kada se jezgre odvoje jedna od druge.

Kao što je pokazao G. Gamow, vjerovatnoća reakcije između dva svjetla koja se približavaju proporcionalna je, gdje e – baza prirodnih logaritama, Z 1 i Z 2 - broj protona u jezgrama u interakciji, W Je li energija njihove relativne konvergencije i K Stalan je faktor. Energija potrebna za izvođenje reakcije ovisi o broju protona u svakom jezgru. Ako je više od tri, onda je ta energija prevelika i reakcija je praktički neizvodljiva. Dakle, sa povećanjem Z 1 i Z 2 vjerovatnoća reakcije se smanjuje.

Vjerojatnost interakcije dva jezgra karakterizira "presjek reakcije" izmjeren u štalama (1 b = 10-24 cm 2). Reakcijski presjek je područje efektivnog presjeka jezgre, u koje drugo jezgro mora "pasti" da bi došlo do njihove interakcije. Poprečni presjek reakcije deuterijuma sa tricijumom dostiže svoju najveću vrijednost (~ 5 b) kada čestice u interakciji imaju relativnu energiju od oko 200 keV. Pri energiji od 20 keV, poprečni presjek postaje manji od 0,1 b.

Od milion ubrzanih čestica koje pogađaju metu, samo jedna ulazi u nuklearnu interakciju. Ostatak rasipa svoju energiju na elektrone ciljanih atoma i usporava do brzina s kojima reakcija postaje nemoguća. Zbog toga je metoda bombardiranja čvrste mete ubrzanim jezgrama (kao što je to bio slučaj u Cockcroft - Waltonovom eksperimentu) neprikladna za CTS, budući da je energija dobivena u ovom slučaju mnogo manja od potrošene.

Termonuklearna goriva.

Reakcije koje uključuju str, koje igraju glavnu ulogu u procesima nuklearne fuzije na Suncu i drugim homogenim zvijezdama, nisu od praktičnog interesa u zemaljskim uvjetima, jer imaju premali presjek. Za provedbu termonuklearne fuzije na zemlji, pogodnija vrsta goriva, kao što je gore spomenuto, je deuterij.

Ali najvjerojatnija reakcija se odvija u jednakovrijednoj smjesi deuterija i tricija (DT-smjesa). Nažalost, tricij je radioaktivan i praktički se ne pojavljuje u prirodi zbog svog kratkog poluživota (T 1/2 ~ 12,3 godina). Proizvodi se umjetno u fisionim reaktorima, a također i kao nusprodukt u reakcijama s deuterijem. Međutim, odsustvo tricija u prirodi nije prepreka za upotrebu reakcije sinteze DT, budući da tricij se može proizvesti ozračivanjem izotopa 6 Li neutronima nastalim tijekom fuzije: n+ 6 Li ® 4 He + t.

Ako je termonuklearna komora okružena slojem od 6 Li (prirodni litij sadrži 7%), tada je moguće izvršiti potpunu reprodukciju potrošnog tricija. Iako se u praksi neki neutroni neizbježno gube, njihov se gubitak može lako nadoknaditi uvođenjem elementa poput berilijuma u ljusku, čije jezgro, kada na nju udari jedan brzi neutron, emitira dva.

Princip rada fuzijskog reaktora.

Reakcija fuzije lakih jezgri, čija je svrha dobivanje korisne energije, naziva se kontrolirana termonuklearna fuzija. Izvodi se na temperaturama reda stotina miliona kelvina. Ovaj proces se do sada provodio samo u laboratorijama.

Vremenski i temperaturni uvjeti.

Dobivanje korisne termonuklearne energije moguće je samo ako su ispunjena dva uvjeta. Prvo, smjesa namijenjena za sintezu mora se zagrijati na temperaturu na kojoj kinetička energija jezgri pruža veliku vjerovatnoću njihovog stapanja pri sudaru. Drugo, reakcijska smjesa mora biti vrlo dobro toplinski izolirana (tj. Visoka temperatura mora se održavati dovoljno dugo da se dogodi potreban broj reakcija, a energija oslobođena kao rezultat toga premašuje energiju utrošenu na zagrijavanje goriva).

U kvantitativnom obliku, ovo stanje je izraženo na sljedeći način. Za zagrijavanje termonuklearne smjese jedan kubični centimetar njegove zapremine mora se opskrbiti energijom P 1 = knT, gdje k- numerički koeficijent, n- gustoća smjese (broj jezgri u 1 cm 3), T- potrebna temperatura. Da bi se održala reakcija, energija prenesena na termonuklearnu smjesu mora se čuvati neko vrijeme t. Da bi reaktor bio energetski povoljan, potrebno je da se za to vrijeme u njemu oslobodi više termonuklearne energije nego što je potrošeno na zagrijavanje. Oslobođena energija (također po 1 cm 3) izražava se na sljedeći način:

gdje f(T) Je koeficijent koji ovisi o temperaturi smjese i njenom sastavu, R- energija oslobođena u jednom elementarnom činu sinteze. Zatim uslov za energetsku efikasnost P 2 > P 1 će uzeti oblik

Posljednja nejednakost, poznata kao Lawsonov kriterij, kvantitativni je izraz zahtjeva za savršenstvom toplinske izolacije. Desna strana - "Lawsonov broj" - ovisi samo o temperaturi i sastavu smjese, a što je veća, to su stroži zahtjevi za toplinsku izolaciju, tj. to je teže izgraditi reaktor. U rasponu prihvatljivih temperatura, Lawsonov broj za čisti deuterij je 10 16 s / cm 3, a za jednakomponentnu DT smjesu - 2 × 10 14 s / cm 3. Stoga je mješavina DT preferirano fuzijsko gorivo.

U skladu s Lawsonovim kriterijem, koji određuje energetski povoljnu vrijednost proizvoda gustoće i vremena zatvaranja, u termonuklearnom reaktoru treba koristiti velike n ili t... Stoga su se studije o CTS -u razišle u dva različita smjera: u prvom su istraživači pokušali zadržati relativno razrijeđenu plazmu uz pomoć magnetskog polja dovoljno dugo; u drugom - uz pomoć lasera za kratko vrijeme stvoriti plazmu vrlo velike gustoće. Prvom pristupu je posvećeno mnogo više posla nego drugom.

Magnetno ograničenje plazme.

Za vrijeme reakcije sinteze, gustoća vrućeg reagensa mora ostati na razini koja bi osigurala dovoljno visok prinos korisne energije po jedinici volumena pri pritisku koji plazma komora može izdržati. Na primjer, za smjesu deuterij-tritij na temperaturi od 108 K, prinos se određuje izrazom

Ako prihvatate P jednaka 100 W / cm 3 (što otprilike odgovara energiji koju oslobađaju gorivne ćelije u reaktorima nuklearne fisije), tada je gustoća n treba biti cca. 10 15 jezgara / cm 3 i odgovarajući pritisak nT- oko 3 MPa. Vrijeme držanja u ovom slučaju, prema Lawsonovom kriteriju, trebalo bi biti najmanje 0,1 s. Za plazmu deuterij-deuterij na temperaturi od 10 9 K

U ovom slučaju, za P= 100 W / cm 3, n»3 × 10 15 jezgara / cm 3 i pritisku od oko 100 MPa, potrebno vrijeme zadržavanja bit će više od 1 s. Imajte na umu da su ove gustoće samo 0,0001 gustoće atmosferskog zraka, pa se reaktorska komora mora ispumpati u visoki vakuum.

Gore navedene procjene vremena zadržavanja, temperature i gustoće tipični su minimalni parametri potrebni za rad fuzijskog reaktora, a lakše se postižu u slučaju smjese deuterij-tricij. Što se tiče termonuklearnih reakcija koje se događaju prilikom eksplozije vodikove bombe i u unutrašnjosti zvijezda, treba imati na umu da se, zbog potpuno različitih uvjeta, u prvom slučaju odvijaju vrlo brzo, a u drugom, izuzetno sporo u odnosu na procese u termonuklearnom reaktoru.

Plazma.

Kad se plin jako zagrije, njegovi atomi djelomično ili potpuno gube elektrone, zbog čega nastaju pozitivno nabijene čestice, nazvane ioni, i slobodni elektroni. Na temperaturama većim od milion stepeni, plin koji se sastoji od lakih elemenata potpuno je ioniziran, tj. svaki atom gubi sve svoje elektrone. Plin u ioniziranom stanju naziva se plazma (izraz je uveo I. Langmuir). Svojstva plazme značajno se razlikuju od svojstava neutralnog plina. Budući da u plazmi ima slobodnih elektrona, plazma vrlo dobro provodi električnu struju, a njena vodljivost je proporcionalna T 3/2. Plazma se može zagrijati propuštanjem električne struje kroz nju. Vodljivost plazme vodika pri 10 8 K je ista kao i kod bakra na sobnoj temperaturi. Toplotna provodljivost plazme je takođe veoma visoka.

Na primjer, da bi se plazma održala na temperaturi od 10 8 K, mora biti pouzdano izolirana. U principu, plazma se može izolirati od zidova komore postavljanjem u jako magnetsko polje. To osiguravaju sile koje nastaju pri interakciji struja s magnetskim poljem u plazmi.

Pod utjecajem magnetskog polja, ioni i elektroni kreću se spiralno duž njegovih sila. Prijelaz s jedne linije sile na drugu moguć je pri sudaru čestica i nametanju poprečnog električnog polja. U nedostatku električnih polja, visokotemperaturna razrijeđena plazma, u kojoj se sudari događaju rijetko, samo će se polako difundirati po linijama magnetskog polja. Ako su linije sile magnetskog polja zatvorene, dajući im oblik petlje, tada će se čestice plazme kretati po tim linijama, držeći se u području petlje. Osim takve zatvorene magnetske konfiguracije, otvoreni sistemi (s poljskim linijama sile koje se protežu od krajeva komore prema van) predloženi su za ograničavanje plazme, u kojoj čestice ostaju unutar komore zbog ograničavanja magnetskih "čepova" kretanje čestica. Magnetni čepovi stvaraju se na krajevima komore, gdje se, kao rezultat postupnog povećanja jakosti polja, stvara sužavajući snop linija polja.

U praksi se pokazalo da nije bilo lako izvesti magnetsko zatvaranje plazme dovoljno velike gustoće: u njoj često nastaju magnetohidrodinamičke i kinetičke nestabilnosti.

Magnetohidrodinamičke nestabilnosti povezane su sa zavojima i prekidima linija magnetskog polja. U tom slučaju, plazma se može početi kretati po magnetskom polju u obliku grozdova, napustiti zonu zatvaranja za nekoliko milionitih dijelova sekunde i odavati toplinu zidovima komore. Takve se nestabilnosti mogu suzbiti davanjem magnetske polja određenoj konfiguraciji.

Kinetičke nestabilnosti su vrlo različite i proučavane su manje detaljno. Među njima ima i onih koji narušavaju uređene procese, kao što je, na primjer, protok istosmjerne električne struje ili tok čestica kroz plazmu. Druge kinetičke nestabilnosti uzrokuju veću brzinu poprečne difuzije plazme u magnetskom polju od one predviđene teorijom sudara za tihu plazmu.

Zatvoreni magnetski konfiguracijski sistemi.

Ako se na ionizirani vodljivi plin primijeni jako električno polje, tada će u njemu nastati pražnjenje, istovremeno s kojim će se pojaviti magnetsko polje koje ga okružuje. Interakcija magnetskog polja sa strujom dovest će do pojave tlačnih sila koje djeluju na nabijene čestice plina. Ako struja teče duž osi provodne plazma niti, tada nastale radijalne sile, poput gumica, sabijaju nit, gurajući granicu plazme dalje od stijenki komore u kojoj se nalazi. Ovaj fenomen, koji je teorijski predvidio W. Bennett 1934. godine, a prvi eksperimentalno demonstrirao A. Wer 1951. godine, naziva se efekat pinča. Pinch metoda se koristi za ograničavanje plazme; Njegova značajna karakteristika je da se plin zagrijava na visoke temperature samom električnom strujom (ohmsko grijanje). Temeljna jednostavnost metode dovela je do njezine uporabe u prvim pokušajima ograničavanja vruće plazme, a proučavanje efekta jednostavnog štipanja, unatoč činjenici da je kasnije zamijenjeno sofisticiranijim metodama, omogućilo je bolje razumijevanje problema s kojim se eksperimentatori suočavaju i danas.

Osim difuzije plazme u radijalnom smjeru, postoji i uzdužni pomak i njegov izlaz kroz krajeve plazma stupa. Gubici kroz krajeve mogu se ukloniti oblikovanjem plazma komore u obliku krofne (torus). U tom se slučaju dobiva toroidno prstohvat.

Za gore opisani jednostavni prstohvat, inherentne magnetohidrodinamičke nestabilnosti predstavljaju ozbiljan problem. Ako dođe do malog zavoja na stubu plazme, tada se gustoća linija magnetskog polja s unutarnje strane zavoja povećava (slika 1). Magnetske linije sile, koje se ponašaju poput užadi otporne na kompresiju, brzo će se "izbočiti", tako da će se zavoj povećavati sve dok se ne uništi cijela struktura plazma stupa. Kao rezultat toga, plazma će doći u kontakt sa stijenkama komore i ohladiti se. Kako bi se isključio ovaj destruktivni fenomen, uzdužno magnetsko polje stvara se u komori prije prolaska glavne aksijalne struje, koja zajedno s kasnije primijenjenim kružnim poljem "ispravlja" početni zavoj plazma stupa (slika 2). Princip stabilizacije plazma stupa aksijalnim poljem čini osnovu za dva obećavajuća projekta termonuklearnih reaktora - tokamak i prstohvat s obrnutim magnetskim poljem.

Otvorene magnetske konfiguracije.

Inercijalno držanje.

Teoretski proračuni pokazuju da je termonuklearna fuzija moguća bez upotrebe magnetskih zamki. Za to se posebno pripremljena meta (kugla deuterija s radijusom od oko 1 mm) brzo komprimira do tako velikih gustoća da termonuklearna reakcija ima vremena završiti prije nego što ciljna jedinica goriva ispari. Kompresija i zagrijavanje na termonuklearne temperature mogu se izvesti ultra-snažnim laserskim impulsima, jednolično i istovremeno zračeći kuglu goriva sa svih strana (slika 4). Trenutnim isparavanjem površinskih slojeva, emitirane čestice stječu vrlo velike brzine, a kugla je pod djelovanjem velikih tlačnih sila. Oni su analogni reaktivnim silama koje pokreću raketu, s jedinom razlikom što su te sile usmjerene prema unutra, prema središtu mete. Ova metoda može stvoriti pritiske reda 10 11 MPa i gustoće 10.000 puta veće od gustoće vode. Pri takvoj gustoći, gotovo sva termonuklearna energija će se osloboditi u obliku male eksplozije u vremenu od ~ 10-12 s. Pojavljujuće se mikroeksplozije, od kojih je svaka ekvivalentna 1-2 kg TNT -a, neće uzrokovati oštećenje reaktora, a implementacija niza takvih mikroeksplozija u kratkim intervalima omogućila bi praktično kontinuiranu proizvodnju korisne energije. Dizajn mete goriva je vrlo važan za inercijalno zatvaranje. Meta u obliku koncentričnih sfera teških i lakih materijala omogućit će najefikasnije isparavanje čestica i, prema tome, najveću kompresiju.

Proračuni pokazuju da pri energiji laserskog zračenja reda megajoula (106 J) i efikasnosti lasera od najmanje 10%generirana termonuklearna energija mora premašiti energiju koja se troši za pumpanje lasera. Termonuklearne laserske instalacije dostupne su u istraživačkim laboratorijima u Rusiji, SAD -u, zapadnoj Evropi i Japanu. Trenutno se proučava mogućnost korištenja snopa teških iona ili kombinacije takvog snopa sa svjetlosnim snopom. Zahvaljujući modernoj tehnologiji, ova metoda iniciranja reakcije ima prednost u odnosu na lasersku, jer omogućuje dobivanje više korisne energije. Nedostatak je poteškoća u fokusiranju snopa na metu.

INSTALACIJE S MAGNETNIM ZADRŽAVANJEM

Magnetske metode zatvaranja plazme istražuju se u Rusiji, SAD -u, Japanu i brojnim evropskim zemljama. Glavna pažnja posvećuje se toroidnim instalacijama, kao što su tokamak i pinch s obrnutim magnetskim poljem, koji su se pojavili kao rezultat razvoja jednostavnijih pinches sa stabilizirajućim uzdužnim magnetskim poljem.

Za ograničavanje plazme toroidnim magnetskim poljem B j potrebno je stvoriti uslove pod kojima se plazma ne bi pomaknula prema stijenkama torusa. To se postiže "uvijanjem" linija sile magnetskog polja (tzv. "Rotacijska transformacija"). Ovo uvijanje se vrši na dva načina. U prvoj metodi, struja prolazi kroz plazmu, što dovodi do konfiguracije već razmatranog stabilnog štipa. Magnetno polje struje B q Ј - B q zajedno sa B j stvara ukupno polje sa potrebnim curlom. Ako B j B q, dobivena je konfiguracija poznata kao tokamak (skraćenica od izraza "TOroid kamera s magnetskim zavojnicama"). Tokamak (slika 5) razvijen je pod vodstvom L.A. Artsimovicha u Institutu za atomsku energiju nazvan po IV Kurchatov u Moskvi. At B j ~ B q dobije se konfiguracija pinča sa obrnutim magnetskim poljem.

U drugoj metodi, kako bi se osigurala ravnoteža zatvorene plazme, koriste se posebni vijčani namoti oko toroidne plazma komore. Struje u ovim namotima stvaraju složeno magnetsko polje, što dovodi do uvrtanja linija sile ukupnog polja unutar torusa. Takvu instalaciju, nazvanu stelarator, razvili su na Univerzitetu Princeton (SAD) L. Spitzer i suradnici.

Tokamak.

Važan parametar o kojem ovisi zatvaranje toroidne plazme je "granica stabilnosti" q jednak rB j / RB q, gdje r i R- odnosno mali i veliki radijusi toroidne plazme. Za male q može se razviti spiralna nestabilnost, analog nestabilnosti pri savijanju ravnog uštipa. Naučnici u Moskvi eksperimentalno su pokazali da kada q> 1 (tj. B j B q) mogućnost spiralne nestabilnosti je znatno smanjena. To omogućava efikasno korištenje topline generirane strujom za zagrijavanje plazme. Kao rezultat višegodišnjeg istraživanja, karakteristike tokamaka su se značajno poboljšale, posebno zbog povećanja ujednačenosti polja i efikasnog čišćenja vakuumske komore.

Ohrabrujući rezultati dobiveni u Rusiji potaknuli su stvaranje tokamaka u mnogim laboratorijima diljem svijeta, a njihova je konfiguracija postala predmet intenzivnog istraživanja.

Omijsko zagrijavanje plazme u tokamaku nije dovoljno za provođenje reakcije termonuklearne fuzije. To je zbog činjenice da se pri zagrijavanju plazme njen električni otpor uvelike smanjuje, a kao rezultat toga naglo se smanjuje oslobađanje topline tijekom prolaska struje. Nemoguće je povećati struju u tokamaku iznad određene granice, jer plazma nit može izgubiti stabilnost i baciti se na stijenke komore. Stoga se za zagrijavanje plazme koriste razne dodatne metode. Najefikasniji od njih su ubrizgavanje visokoenergetskih snopova neutralnih atoma i mikrotalasno zračenje. U prvom slučaju, ioni ubrzani na energije od 50-200 keV se neutraliziraju (kako bi se izbjeglo njihovo "odbijanje" natrag od magnetskog polja pri uvođenju u komoru) i ubrizgavaju se u plazmu. Ovdje su ponovno ionizirani i u procesu sudara svoju energiju predaju plazmi. U drugom slučaju koristi se mikrovalno zračenje čija je frekvencija jednaka frekvenciji ionskog ciklotrona (učestalost rotacije iona u magnetskom polju). Na ovoj frekvenciji gusta plazma ponaša se kao apsolutno crno tijelo, tj. potpuno apsorbira ulaznu energiju. Plazma sa jonskom temperaturom od 280 miliona Kelvina i vremenom zadržavanja od 0,85 s dobijena je pomoću JET tokamaka Evropske unije ubrizgavanjem neutralnih čestica. Termonuklearna snaga koja doseže 2 MW dobivena je na plazmi deuterij-tricij. Trajanje održavanja reakcije ograničeno je pojavom nečistoća zbog raspršivanja zidova komore: nečistoće prodiru u plazmu i, ionizirajući se, značajno povećavaju gubitke energije zbog zračenja. Trenutno je rad na JET programu usmjeren na proučavanje mogućnosti kontrole nečistoća i njihovog uklanjanja tzv. "Magnetski preusmjerivač".

Veliki tokamaci stvaraju se i u SAD -u - TFTR, u Rusiji - T15 i u Japanu - JT60. Istraživanja provedena na ovim i drugim objektima postavila su temelje za sljedeću fazu rada na području kontrolirane termonuklearne fuzije: 2010. godine planirano je pokretanje velikog reaktora za tehnička ispitivanja. Pretpostavlja se da će to biti zajednički rad Sjedinjenih Država, Rusije, zemalja Europske unije i Japana. vidi takođe TOKAMAK.

Obrnuto uklještenje polja (POP).

POP konfiguracija razlikuje se od tokamaka po tome što sadrži B q ~ B j, ali je smjer toroidnog polja izvan plazme suprotan njegovom smjeru unutar plazma stupa. J. Taylor je pokazao da je takav sistem u stanju s minimalnom energijom i, uprkos tome q

Prednost POP konfiguracije je ta što je omjer volumetrijske gustoće energije plazme i magnetskog polja (količina b) u njoj veći nego u tokamaku. Od fundamentalne je važnosti da b bude što je moguće veće, jer će to smanjiti toroidno polje, a time i smanjiti troškove zavojnica koje ga stvaraju i cijele potporne konstrukcije. Slaba strana POP -a je to što je toplinska izolacija ovih sistema lošija od izolacije tokamaka, a problem održavanja obrnutog polja nije riješen.

Stellarator.

U stelaratoru je zatvoreno toroidno magnetsko polje superponirano na polje stvoreno posebnim namotajem vijka namotanog na kućište kamere. Ukupno magnetsko polje sprječava udaljavanje plazme od središta i potiskuje određene vrste magnetohidrodinamičkih nestabilnosti. Sama plazma se može stvoriti i zagrijati bilo kojom od metoda korištenih u tokamaku.

Glavna prednost stelaratora je u tome što metoda zatvaranja koja se koristi u njemu nije povezana s prisutnošću struje u plazmi (kao u tokamakima ili u instalacijama zasnovanim na efektu stezanja), pa stoga stelarator može raditi u stacionarnom načinu rada. Osim toga, spiralni namot može imati efekt "skretanja", tj. E. pročistiti plazmu od nečistoća i ukloniti produkte reakcije.

Zadržavanje plazme u stelaratorima opsežno se istražuje u objektima Europske unije, Rusije, Japana i Sjedinjenih Država. Na njemačkom stelaratoru Wendelstein VII bilo je moguće održavati plazmu bez struje s temperaturom većom od 5 × 106 Kelvina zagrijavanjem ubrizgavanjem visokoenergetskog atomskog snopa.

Nedavna teorijska i eksperimentalna istraživanja pokazala su da se u većini opisanih instalacija, a posebno u zatvorenim toroidnim sistemima, vrijeme zatvaranja plazme može povećati povećanjem njenih radijalnih dimenzija i ograničavajućeg magnetskog polja. Na primjer, za tokamak se računa da će Lawsonov kriterij biti ispunjen (pa čak i s određenom marginom) pri jačini magnetskog polja ~ 50 100 100 kG i malom radijusu toroidne komore od cca. 2 m. Ovo su parametri instalacije za 1000 MW električne energije.

Prilikom stvaranja tako velikih instalacija s magnetskim zatvaranjem plazme pojavljuju se potpuno novi tehnološki problemi. Za stvaranje magnetskog polja reda veličine 50 kG u volumenu od nekoliko kubnih metara pomoću bakrenih baterija hlađenih vodom, potreban je izvor električne energije snage nekoliko stotina megavata. Stoga je očito da namoti zavojnica moraju biti izrađeni od supravodljivih materijala, poput legura niobija s titanom ili s kositrom. Otpor ovih materijala na električnu struju u supravodljivom stanju je nula, pa će se za održavanje magnetskog polja potrošiti minimalna količina električne energije.

Tehnologija reaktora.

Izgledi za termonuklearna istraživanja.

Eksperimenti izvedeni na uređajima tipa tokamak pokazali su da je ovaj sistem vrlo perspektivan kao moguća osnova za CTS reaktor. Najbolji rezultati do sada postignuti su na tokamakima, a nada se se da će uz odgovarajuće povećanje opsega instalacija biti moguće implementirati industrijski TCF na njih. Međutim, tokamak nije dovoljno ekonomičan. Da bi se uklonio ovaj nedostatak, potrebno je da ne radi u impulsnom načinu rada, kao što je sada, već u kontinuiranom načinu rada. No, fizički aspekti ovog problema još uvijek se slabo razumiju. Također je potrebno razviti tehnička sredstva koja bi poboljšala parametre plazme i uklonila njenu nestabilnost. Uzimajući sve ovo u obzir, ne treba zaboraviti na druge moguće, iako manje razvijene, verzije termonuklearnog reaktora, na primjer, stelarator ili prstohvat s obrnutim poljem. Stanje istraživanja u ovoj oblasti je dostiglo fazu kada su konceptualni projekti reaktora dostupni za većinu sistema sa magnetskim zatvaranjem visokotemperaturne plazme i za neke sisteme sa inercijalnim ograničenjem. Primjer industrijskog razvoja tokamaka je projekt Ovan (SAD).

Naučnici iz Princetonovog laboratorija za fiziku plazme došli su na ideju o najtrajnijem uređaju za nuklearnu fuziju koji može trajati više od 60 godina. Ovo je trenutno težak zadatak: naučnici se bore da termonuklearni reaktor radi nekoliko minuta - i evo ga godinama. Unatoč složenosti, izgradnja termonuklearnog reaktora jedan je od najperspektivnijih zadataka znanosti koji može biti od velike koristi. Evo što trebate znati o termonuklearnoj fuziji.

1. Šta je termonuklearna fuzija?

Nemojte se uplašiti ove glomazne fraze, u stvari, sve je vrlo jednostavno. Fuzija je vrsta nuklearne reakcije.

U toku nuklearne reakcije jezgro atoma stupa u interakciju ili s elementarnom česticom ili s jezgrom drugog atoma, zbog čega se mijenja sastav i struktura jezgre. Teško atomsko jezgro može se raspasti na dva ili tri lakša - ovo je reakcija fisije. Postoji i fuzijska reakcija: tada se dvije lake atomske jezgre spajaju u jednu tešku.

Za razliku od nuklearne fisije, koja se može dogoditi spontano i nenamjerno, nuklearna fuzija je nemoguća bez opskrbe vanjskom energijom. Kao što znate, suprotnosti se privlače, ali su atomska jezgra pozitivno nabijena - stoga se odbijaju. Ova situacija se naziva Coulomb barijera. Da bi se prevladalo odbijanje, potrebno je ove čestice ubrzati do ludih brzina. To se može učiniti na vrlo visokim temperaturama - reda veličine nekoliko miliona Kelvina. Te reakcije nazivaju se termonuklearne.

2. Zašto nam je potrebna termonuklearna fuzija?

Tijekom nuklearnih i termonuklearnih reakcija oslobađa se ogromna količina energije koja se može koristiti u različite svrhe - možete stvoriti najmoćnije oružje, ili možete pretvoriti nuklearnu energiju u električnu energiju i opskrbiti njome cijeli svijet. Energija nuklearnog raspada dugo se koristila u nuklearnim elektranama. Ali termonuklearna energija izgleda obećavajuće. U termonuklearnoj reakciji oslobađa se mnogo više energije za svaki nukleon (takozvana sastavna jezgra, protoni i neutroni) nego u nuklearnoj reakciji. Na primjer, kada fisija jezgra urana po nukleonu iznosi 0,9 MeV (megaelektronvolt), a priU sintezi jezgra helija, energija jednaka 6 MeV oslobađa se iz jezgri vodika. Stoga naučnici uče provoditi termonuklearne reakcije.

Istraživanja fuzije i izgradnja reaktora omogućuju proširenje visokotehnološke proizvodnje, koja je korisna u drugim područjima znanosti i visoke tehnologije.

3. Šta su termonuklearne reakcije?

Termonuklearne reakcije podijeljene su na samoodržive, nevođene (koriste se u hidrogenskim bombama) i kontrolirane (pogodne za mirnodopske svrhe).

Samoodržive reakcije odvijaju se u utrobi zvijezda. Međutim, na Zemlji ne postoje uvjeti za takve reakcije.

Ljudi već duže vrijeme provode nekontroliranu ili eksplozivnu termonuklearnu fuziju. Godine 1952., tokom operacije Eevee Mike, Amerikanci su detonirali prvu na svijetu termonuklearnu eksplozivnu napravu, koja nije imala praktičnu vrijednost kao oružje. U oktobru 1961. godine testirana je prva termonuklearna (hidrogenska) bomba na svijetu (Car Bomba, majka Kuzkina), koju su razvili sovjetski naučnici pod vodstvom Igora Kurchatova. Bio je to najmoćniji eksplozivni uređaj u povijesti čovječanstva: ukupna energija eksplozije, prema različitim izvorima, kretala se od 57 do 58,6 megatona u TNT ekvivalentu. Da biste detonirali vodikovu bombu, prvo morate postići visoku temperaturu tijekom obične nuklearne eksplozije - tek tada će atomska jezgra početi reagirati.

Snaga eksplozije tokom nekontrolirane nuklearne reakcije je vrlo velika, osim toga, udio radioaktivne kontaminacije je visok. Stoga je za korištenje termonuklearne energije u mirnodopske svrhe potrebno naučiti kako njome upravljati.

4. Šta je potrebno za kontroliranu termonuklearnu reakciju?

Zadržite plazmu!

Nejasno? Objasnimo sada.

Prvo, atomska jezgra. U nuklearnoj energiji koriste se izotopi - atomi koji se međusobno razlikuju po broju neutrona i prema tome po atomskoj masi. Izotop vodika deuterij (D) ekstrahira se iz vode. Superteški vodik ili tricij (T) je radioaktivni izotop vodika koji je nusprodukt reakcija raspadanja provedenih u konvencionalnim nuklearnim reaktorima. Također se u termonuklearnim reakcijama koristi lagani izotop vodika - protij: to je jedini stabilan element koji nema neutrone u jezgri. Helij-3 se na Zemlji nalazi u zanemarivim količinama, ali ima ga dosta u mjesečevom tlu (regolit): 1980-ih godina NASA je razvila plan za hipotetičke instalacije za preradu regolita i izolaciju vrijednog izotopa. S druge strane, još jedan izotop, bor-11, rasprostranjen je na našoj planeti. 80% bora na Zemlji je izotop koji je nuklearnim naučnicima potreban.

Drugo, temperatura je vrlo visoka. Tvar koja sudjeluje u termonuklearnoj reakciji mora biti gotovo potpuno ionizirana plazma - to je plin u kojem slobodni elektroni i ioni različitih naboja plutaju odvojeno. Za pretvaranje materije u plazmu potrebna je temperatura od 10 7 –10 8 K - ovo je stotine miliona stepeni Celzijusa! Takve ultra visoke temperature mogu se postići stvaranjem električnih pražnjenja velike snage u plazmi.

Međutim, nemoguće je jednostavno zagrijati potrebne kemijske elemente. Svaki reaktor će odmah ispariti na ovim temperaturama. To zahtijeva potpuno drugačiji pristup. Do danas je moguće držati plazmu na ograničenom području uz pomoć supermoćnih električnih magneta. No, još uvijek nije moguće u potpunosti iskoristiti energiju dobivenu kao rezultat termonuklearne reakcije: čak i pod utjecajem magnetskog polja, plazma se širi svemirom.

5. Koje reakcije najviše obećavaju?

Deuterij (2H) i tricij (3H), a u daljoj budućnosti helij-3 (3He) i bor-11 (11B) će se koristiti u glavnim nuklearnim reakcijama koje se planiraju koristiti za provođenje kontroliranih termonuklearna fuzija.

Evo najzanimljivijih reakcija.

1) 2 D + 3 T -> 4 He (3,5 MeV) + n (14,1 MeV) -reakcija deuterij -tricij.

2) 2 D + 2 D -> 3 T (1,01 MeV) + p (3,02 MeV) 50%

2 D + 2 D -> 3 He (0,82 MeV) + n (2,45 MeV) 50% je takozvano monogorivo iz deuterija.

Reakcije 1 i 2 su ispunjene radioaktivnom kontaminacijom neutronima. Stoga najviše obećavaju reakcije bez neutrona.

3) 2 D + 3 He -> 4 He (3,6 MeV) + p (14,7 MeV) -deuterij reagira s helijem -3. Problem je u tome što je helij-3 izuzetno rijedak. Međutim, izlaz bez neutrona čini ovu reakciju obećavajućom.

4) p + 11 B -> 3 4 He + 8,7 MeV -bor -11 reagira s protijem, rezultirajući alfa česticama koje se mogu apsorbirati aluminijskom folijom.

6. Gdje dobiti ovu reakciju?

Zvijezda je prirodni termonuklearni reaktor. U njemu se plazma drži gravitacijom, a zračenje se apsorbira - dakle, jezgra se ne hladi.

Na Zemlji se termonuklearne reakcije mogu provoditi samo u posebnim instalacijama.

Impulsni sistemi. U takvim sistemima deuterij i tricij se zrače laserskim snopovima ultra velike snage ili snopovima elektrona / iona. Takvo zračenje uzrokuje niz termonuklearnih mikroeksplozija. Međutim, takvi sustavi su neprofitabilni za upotrebu u industrijskim razmjerima: mnogo se više energije troši na ubrzanje atoma nego što se dobiva kao rezultat sinteze, jer ne reagiraju svi ubrzani atomi. Stoga mnoge zemlje grade kvazi-stacionarne sisteme.

Kvazi-stacionarni sistemi. U takvim reaktorima plazma je ograničena magnetskim poljem pri niskom pritisku i visokoj temperaturi. Postoje tri vrste reaktora zasnovanih na različitim konfiguracijama magnetskog polja. To su tokamaci, stelaratori (torsatroni) i zamke za ogledala.

Tokamak označava "toroidnu komoru s magnetskim zavojnicama". Ovo je komora "krafna" (torus) na koju su namotane zavojnice. Glavna značajka tokamaka je upotreba naizmjenične električne struje koja teče kroz plazmu, zagrijava je i stvara magnetsko polje oko sebe, te je drži.

V stelarator (torsatron) magnetsko polje u potpunosti sadrži magnetske zavojnice i, za razliku od tokamaka, može raditi kontinuirano.

In s zrcalne (otvorene) zamke koristi se princip refleksije. Komora je zatvorena s obje strane magnetnim "čepovima" koji reflektiraju plazmu, držeći je u reaktoru.

Dugo su se zrcalne zamke i tokamaci borili za primat. U početku se koncept zamke činio jednostavnijim i stoga jeftinijim. Početkom 60 -ih otvorene zamke su obilno finansirane, ali nestabilnost plazme i neuspješni pokušaji da se ona obuzda magnetskim poljem prisilili su ove instalacije da budu komplicirane - naizgled jednostavne strukture pretvorile su se u paklene strojeve, a nije bilo načina da se postigne stabilan rezultat. Stoga su 80 -ih tokamaki došli do izražaja. Godine 1984. pokrenut je evropski JET tokamak, čija je cijena bila samo 180 miliona dolara, a čiji su parametri omogućili izvođenje termonuklearne reakcije. U SSSR -u i Francuskoj dizajnirani su supravodljivi tokamaci koji gotovo nisu trošili energiju na rad magnetskog sistema.

7. Ko sada uči provoditi termonuklearne reakcije?

Mnoge zemlje grade vlastite termonuklearne reaktore. Postoje eksperimentalni reaktori u Kazahstanu, Kini, SAD -u i Japanu. Institut Kurchatov radi na reaktoru IGNITOR. Njemačka je lansirala Wendelstein 7-X fuzijski reaktor stellatora.

Najpoznatiji je međunarodni projekat ITER tokamaka (ITER, Međunarodni eksperimentalni termonuklearni reaktor) u Istraživačkom centru Cadarache (Francuska). Njegova izgradnja trebala je biti završena 2016. godine, ali je veličina potrebne financijske podrške porasla, a vrijeme eksperimenata pomaknuto je na 2025. U aktivnosti ITER -a uključene su Evropska unija, SAD, Kina, Indija, Japan, Južna Koreja i Rusija. EU ima najveći udio u financiranju (45%), a ostali sudionici isporučuju opremu visoke tehnologije. Konkretno, Rusija proizvodi supravodljive materijale i kablove, radio cijevi za grijanje plazmom (žirotroni) i osigurače za supravodljive zavojnice, kao i komponente za najsloženiji dio reaktora - prvi zid koji mora izdržati elektromagnetske sile, neutronsko zračenje i plazmu zračenje.

8. Zašto još uvijek ne koristimo termonuklearne reaktore?

Suvremene tokamak instalacije nisu fuzijski reaktori, već istraživačke instalacije u kojima je postojanje i očuvanje plazme moguće samo neko vrijeme. Činjenica je da naučnici još dugo nisu naučili kako držati plazmu u reaktoru dugo vremena.

Trenutno se jednim od najvećih dostignuća na području nuklearne fuzije smatra uspjeh njemačkih naučnika koji su uspjeli zagrijati vodikov plin na 80 miliona stepeni Celzijusa i održati oblak vodikove plazme četvrt sekunde. U Kini je plazma vodika zagrijana na 49,999 miliona stepeni i držana 102 sekunde. Ruski naučnici (Institut za nuklearnu fiziku GI Budker, Novosibirsk) uspjeli su postići stabilno zagrijavanje plazme do deset miliona stepeni Celzijusa. Nedavno su, međutim, Amerikanci predložili način da zatvore plazmu na 60 godina - i to je ohrabrujuće.

Osim toga, vodi se rasprava o isplativosti fuzije u industriji. Nije poznato hoće li koristi od proizvodnje električne energije pokriti troškove fuzije. Predlaže se eksperimentiranje s reakcijama (na primjer, napuštanje tradicionalne reakcije deuterij -tricij ili monogorivo u korist drugih reakcija), građevinskim materijalima - ili čak napuštanje ideje industrijske termonuklearne fuzije, koristeći samo to za pojedinačne reakcije u reakcijama fisije. Međutim, naučnici svejedno nastavljaju eksperimentirati.

9. Jesu li fuzijski reaktori sigurni?

Relativno. Tricij, koji se koristi u termonuklearnim reakcijama, radioaktivan je. Osim toga, fuzijski neuroni zrače strukturu reaktora. Sami elementi reaktora prekriveni su radioaktivnom prašinom zbog djelovanja plazme.

Ipak, fuzijski reaktor je mnogo sigurniji od nuklearnog reaktora u smislu zračenja. U reaktoru ima relativno malo radioaktivnih tvari. Osim toga, sam dizajn reaktora pretpostavlja odsustvo "rupa" kroz koje može procuriti zračenje. Vakuumska komora reaktora mora biti zatvorena, u protivnom reaktor jednostavno neće moći raditi. Tijekom izgradnje fuzijskih reaktora koriste se materijali ispitani nuklearnom energijom, a u prostorijama se održava smanjeni tlak.

Kada će se pojaviti termonuklearne elektrane?

Naučnici često kažu nešto poput "za 20 godina ćemo riješiti sva fundamentalna pitanja". Nuklearni inženjeri govore o drugoj polovici 21. stoljeća. Političari pričaju o moru čiste energije za paru, ne opterećujući se datumima.

Kako naučnici traže tamnu materiju u utrobi Zemlje

Prije stotina miliona godina, minerali ispod zemljine površine mogli su zadržati tragove misteriozne supstance. Ostaje samo doći do njih. Više od dva desetina podzemnih laboratorija razasutih po svijetu traže tamnu materiju.

Šta koči razvoj domaćeg tržišta radijacionih tehnologija?

Naučnici sa instituta Sibirskog ogranka Ruske akademije nauka koji su posjetili zemlje jugoistočne Azije govorili su o tome kako su obični prodavači ribe na lokalnim bazarima produžili rok trajanja svoje robe uz pomoć jednostavne kineske "tehnologije".

Super tvornica S-Tau

U OTR programu "Velika nauka. Veliko u malom", direktor Instituta za nuklearnu fiziku GI Budker SB RAS, akademik Pavel Logačev govorio je o ulozi "Fabrike S-Tau" u razvoju naučnih istraživanja i šta je uzrokovalo njegovo ime.

Masa je poseban oblik energije, o čemu svjedoči poznata Einsteinova formula E = mc 2. Iz toga slijedi mogućnost pretvaranja mase u energiju i energije u masu. Takve reakcije na intra-atomskom nivou materije se zapravo odvijaju. Konkretno, dio mase atomskog jezgra može se pretvoriti u energiju, a to se događa na dva načina. Prvo, veliko jezgro se može raspasti na nekoliko malih - ovaj proces se naziva reakcija propadanje... Drugo, nekoliko manjih jezgri može se spojiti u jedno veće - to je takozvana reakcija sinteza... Reakcije nuklearne fuzije u svemiru su vrlo raširene - dovoljno je spomenuti da se iz njih crpi energija zvijezde. Nuklearna fisija danas služi kao jedan od glavnih izvora energije za čovječanstvo - koristi se u nuklearnim elektranama. I u reakciji razgradnje i u reakciji sinteze, ukupna masa produkata reakcije manja je od ukupne mase reaktanata. Upravo se ta razlika u masi pretvara u energiju prema formuli E = mc 2.

Propadanje

U prirodi se uran nalazi u obliku nekoliko izotopa, od kojih se jedan - uran -235 (235 U) - spontano raspada s oslobađanjem energije. Konkretno, kada dovoljno brz neutron udari u jezgru atoma 235 U, ovaj se raspada na dva velika komada i niz malih čestica, uključujući, obično, dva ili tri neutrona. Međutim, dodajući mase velikih fragmenata i elementarnih čestica, propustit ćemo određenu masu u usporedbi s masom izvornog jezgra prije njegovog raspada pod utjecajem neutrona. Ta se masa koja nedostaje oslobađa u obliku energije raspoređene među rezultirajućim proizvodima raspadanja - prije svega, kinetička energija(energija kretanja). Čestice koje se brzo kreću raspršuju se s mjesta raspadanja i sudaraju se s drugim česticama materije, zagrijavajući ih.

To su čestice koje brzo odlijeću od mjesta raspadanja, a ne lete daleko, udarajući u susjedne atome materije i zagrijavajući ih. Tako se energija nastala raspadom nuklearne energije pretvara u toplinu okolne tvari.

U uraniju iskopanom iz prirodne rude urana, izotop urana -235 sadrži samo 0,7% ukupne mase urana - preostalih 99,3% otpada na relativno stabilan (slabo radioaktivni) izotop 238 U, koji jednostavno apsorbira slobodne neutrone, a da se pri tome ne raspada uticaj. Stoga, koristiti uran kao gorivo u nuklearnim reaktorima potrebno je unaprijed obogatiti - odnosno da se sadržaj radioaktivnog izotopa 235 U dovede na nivo od najmanje 5%.

Nakon toga, uran-235 u sastavu obogaćenog prirodnog urana u nuklearnom reaktoru propada pod utjecajem neutronskog bombardiranja. Kao rezultat toga, iz jednog jezgra 235 U oslobađa se u prosjeku 2,5 nova neutrona, od kojih svaki uzrokuje raspad još 2,5 jezgre, a tzv. lančana reakcija. Uvjet za nastavak kontinuirane reakcije raspadanja urana-235 je višak broja neutrona koje emitiraju raspadajuća jezgra broja neutrona koji napuštaju uranij-konglomerat; u ovom slučaju reakcija se nastavlja oslobađanjem energije.

U atomskoj bombi reakcija je namjerno nekontrolirana, uslijed čega se ogroman broj jezgri 235 U raspada u djeliću sekunde i oslobađa se kolosalna eksplozivna energija u svojoj razornosti. U nuklearnim reaktorima koji se koriste u energetici, reakcija raspadanja mora se strogo kontrolirati kako bi se dozirala oslobođena energija. Dobar apsorber neutrona je kadmij, koji se obično koristi za kontrolu brzine propadanja u nuklearnim elektranama. Kadmijske šipke uronjene su u jezgru reaktora na razinu potrebnu za smanjenje stope oslobađanja slobodne energije na tehnološki razumne granice, a u slučaju pada oslobađanja energije ispod potrebne razine, štapovi se djelomično uklanjaju iz reakcijske jezgre, nakon čega se reakcija raspadanja pojačava do potrebne razine. Oslobođena toplinska energija se zatim na uobičajen način (pomoću turbogeneratora) pretvara u električnu energiju.

Sinteza

Termonuklearna fuzija je reakcija koja je u suštini suprotna reakciji raspada: manja jezgra se spajaju u veća. Najčešća reakcija u svemiru općenito je reakcija termonuklearne fuzije jezgri helija s jezgrama vodika: ona se kontinuirano odvija u utrobi gotovo svih vidljivih zvijezda. U svom čistom obliku, izgleda ovako: četiri jezgre vodika (protoni) tvore atom helija (2 protona + 2 neutrona) s oslobađanjem niza drugih čestica. Kao i u slučaju reakcije raspada atomskog jezgra, pokazalo se da je ukupna masa formiranih čestica jednaka manji masa početnog proizvoda (vodik) - oslobađa se u obliku kinetičke energije čestica produkta reakcije, zbog čega se zvijezde zagrijavaju.

U unutrašnjosti zvijezda reakcija termonuklearne fuzije ne događa se istovremeno (pri sudaru 4 protona), već u tri faze. Prvo, jezgro deuterija nastaje od dva protona (jednog protona i jednog neutrona). Zatim, nakon što drugi proton uđe u jezgru deuterija, nastaje helij-3 (dva protona i jedan neutron) zajedno s drugim česticama. Konačno, dva jezgra helijuma-3 se sudaraju i tvore helij-4, dva protona i druge čestice. Međutim, u agregatu ova trostupanjska reakcija daje čisti učinak stvaranja jezgre helija-4 iz četiri protona uz oslobađanje energije koju odnose brze čestice, prvenstveno fotoni ( cm. Evolucija zvijezda).

Prirodna reakcija termonuklearne fuzije događa se u zvijezdama; umjetno - u hidrogenskoj bombi. Nažalost, čovjek još uvijek nije uspio pronaći način za usmjeravanje termonuklearne fuzije u kontrolirani kanal i naučiti kako iz njega dobiti energiju u miroljubive svrhe. Međutim, znanstvenici ne gube nadu u postizanje pozitivnih rezultata na području dobivanja "mirne i jeftine" termonuklearne energije u doglednoj budućnosti - za to je najvažnije naučiti kako držati visokotemperaturnu plazmu bilo pomoću laserskih zraka ili pomoću supermoćnih toroidnih elektromagnetskih polja ( cm.

Budući da nuklearne sile privlačenja djeluju između atomskih jezgri na malim udaljenostima, kada se dvije jezgre približe jedna drugoj, moguće je njihovo spajanje, tj. Sinteza težeg jezgra. Sva atomska jezgra imaju pozitivan električni naboj i stoga se međusobno odbijaju na velikim udaljenostima. Da bi se jezgre približile jedna drugoj i ušle u reakciju nuklearne fuzije, moraju imati dovoljnu kinetičku energiju da prevladaju međusobno električno odbijanje, što je veće, to je veći nuklearni naboj. Stoga je najlakši način sintetiziranje lakih jezgri s niskim električnim nabojem. U laboratoriju se reakcije fuzije mogu promatrati pucanjem na metu s brzim jezgrama ubrzanim u posebnom akceleratoru (vidi Akceleratore nabijenih čestica). U prirodi se reakcije fuzije događaju u vrlo vrućoj materiji, na primjer, u unutrašnjosti zvijezda, uključujući i centar Sunca, gdje je temperatura 14 miliona stepeni i energija toplotnog kretanja nekih od najbržih čestica je dovoljna da savlada električno odbijanje. Nuklearna fuzija koja se javlja u zagrijanoj tvari naziva se termonuklearna fuzija.

Termonuklearne reakcije koje se događaju u unutrašnjosti zvijezda igraju vrlo važnu ulogu u evoluciji svemira. Oni su izvor jezgara kemijskih elemenata koji se sintetiziraju iz vodika u zvijezdama. Oni su izvor energije za zvezde. Glavni izvor energije Sunca su reakcije takozvanog protonsko-protonskog ciklusa, uslijed čega se jezgro helija rađa iz 4 protona. Energiju oslobođenu tokom fuzije odnose formirana jezgra, kvanti elektromagnetskog zračenja, neutroni i neutrini. Promatrajući tok neutrina koji dolaze sa Sunca, moguće je ustanoviti koje se reakcije nuklearne fuzije i kojim intenzitetom javljaju u njegovom središtu.

Jedinstvena karakteristika termonuklearnih reakcija kao izvora energije je vrlo veliko oslobađanje energije po jedinici mase tvari koje reagiraju - 10 milijuna puta više nego u kemijskim reakcijama. Ulazak u sintezu 1 g izotopa vodika ekvivalentan je sagorijevanju 10 tona benzina. Stoga su naučnici dugo nastojali ovladati ovim ogromnim izvorom energije. U principu, danas smo već u stanju dobiti energiju termonuklearne fuzije na Zemlji. Moguće je zagrijati materiju do zvjezdanih temperatura pomoću energije atomske eksplozije. Ovako je uređena vodikova bomba - najstrašnije oružje našeg doba, u kojem eksplozija nuklearnog osigurača dovodi do trenutnog zagrijavanja mješavine deuterija s tricijumom i kasnije termonuklearne eksplozije.

No, znanstvenici ne teže takvoj nekontroliranoj sintezi sposobnoj uništiti sav život na Zemlji. Oni traže načine za provođenje kontrolirane termonuklearne fuzije. Koji uslovi moraju biti ispunjeni za to? Prije svega, naravno, potrebno je zagrijati termonuklearno gorivo na temperaturu na kojoj se sa značajnom vjerovatnoćom mogu pojaviti reakcije fuzije. Ali to nije dovoljno. Potrebno je da se tijekom sinteze oslobodi više energije nego što se potroši na zagrijavanje tvari, ili, još bolje, da brze čestice nastale tijekom sinteze same održavaju potrebnu temperaturu goriva. Da biste to učinili, potrebno je da tvar koja ulazi u sintezu bude pouzdano izolirana od okoline i, naravno, hladna na Zemlji, odnosno da vrijeme hlađenja ili, kako kažu, vrijeme zadržavanja energije, bude dovoljno dugo .

Zahtjevi temperature i vremena zadržavanja ovise o korištenom gorivu. Najlakši način za sintezu je između teških izotopa vodika - deuterija (D) i tricija (T). U ovom slučaju, kao rezultat reakcije, dobiva se jezgro helija (He 4) i neutron. Deuterij se na Zemlji nalazi u ogromnim količinama u morskoj vodi (jedan atom deuterija na svakih 6000 atoma vodika). Tricijum u prirodi nema. Danas se proizvodi umjetno zračenjem litijevih neutrona u nuklearnim reaktorima. Odsustvo tricija, međutim, nije prepreka za upotrebu reakcije fuzije D-T, budući da se neutron nastao tijekom reakcije može koristiti za reprodukciju tricija zračenjem litija, čije su rezerve na Zemlji prilično velike.

Za provođenje D-T reakcije temperature od oko 100 miliona stepeni su najpovoljnije. Zahtjev za vremenom zadržavanja energije ovisi o gustoći tvari koja reagira, koja će na takvoj temperaturi neizbježno biti u obliku plazme, tj. Ioniziranog plina. Budući da je intenzitet termonuklearnih reakcija veći, što je veća gustoća plazme, zahtjevi za vremenom zadržavanja energije su obrnuto proporcionalni gustoći. Ako se gustoća izrazi kao broj iona po cm, to jest, plazma s gustoćom od 10 14 iona u 1 cm 3 trebala bi se primjetno ohladiti ne brže od 1 s.

Budući da je toplinska brzina vodikovih iona pri traženoj temperaturi 10 8 cm / s, ioni prelijeću 1000 km za 1 s. Stoga su potrebni posebni uređaji kako bi se spriječilo ulazak plazme u zidove koji je izoliraju. Plazma je gas sastavljen od mešavine jona i elektrona. Na nabijene čestice koje se kreću po magnetskom polju djeluje sila koja savija njihovu putanju i tjera ih da se kreću u krugovima čiji su polumjeri proporcionalni impulsu čestica i obrnuto proporcionalni magnetskom polju. Dakle, magnetsko polje može spriječiti bijeg nabijenih čestica u smjeru okomitom na linije sile. Ovo je osnova ideje o magnetskoj toplinskoj izolaciji plazme. Magnetsko polje, međutim, ne ometa kretanje čestica duž linija sile: u općenitom slučaju, čestice se kreću spiralom, namotavajući se oko linija sile.

Fizičari su smislili različite trikove kako bi spriječili da čestice pobjegnu duž linija sile. Na primjer, možete napraviti "magnetske utikače" - područja s jačim magnetskim poljem, koji reflektiraju dio čestica, ali najbolje je kotrljati linije sile u prsten, koristiti toroidno magnetsko polje. Ali pokazalo se da samo toroidno polje nije dovoljno.

Toroidno polje je nehomogeno u prostoru - intenzitet mu se smanjuje duž radijusa, a u nehomogenom polju javlja se usporeno kretanje nabijenih čestica - takozvani zanos - preko magnetskog polja. Ovaj pomak se može ukloniti propuštanjem struje kroz plazmu uz zaobilaženje torusa. Magnetsko polje struje, zbrajajući se s toroidnim vanjskim poljem, učinit će opće polje spiralnim.

Krećući se spiralom duž linija sile, nabijene čestice će proći iz gornje poluravnine torusa do donje i nazad. U isto vrijeme, oni će se stalno kretati u jednom smjeru, na primjer prema gore. No, budući da se nalaze u gornjoj poluravni i plutaju prema gore, čestice napuštaju srednju ravninu torusa, a budući da su u donjoj poluravnini i također plutaju prema gore, čestice se vraćaju u nju. Stoga se pomaci u gornjoj i donjoj polovini torusa međusobno kompenziraju i ne dovode do gubitaka čestica. Upravo je tako uređen magnetski sistem instalacija tipa Tokamak, na kojem su postignuti najbolji rezultati u zagrijavanju i toplinskoj izolaciji plazme.

Osim toplinske izolacije plazme, potrebno je osigurati i njeno zagrijavanje. U Tokamaku u tu svrhu možete koristiti struju koja teče kroz plazma kabel. U drugim uređajima, gdje se zatvaranje provodi bez struje, kao i u samom Tokamaku, koriste se i druge metode zagrijavanja za zagrijavanje do vrlo visokih temperatura, na primjer, upotrebom visokofrekventnih elektromagnetskih valova, ubrizgavanjem (uvođenjem) u plazmu snopova brzih čestica, svjetlosnih zraka koje stvaraju snažni laseri, itd. Što je veća snaga uređaja za grijanje, brže se plazma može zagrijati do potrebne temperature. Razvoj posljednjih godina vrlo moćnih lasera i izvora snopova relativistički nabijenih čestica omogućio je zagrijavanje malih količina tvari na termonuklearne temperature u vrlo kratkom vremenu, toliko kratkom da materija ima vremena zagrijati se i ući u fuziju reakcije prije nego što se rasprši zbog toplinskog kretanja. U takvim uvjetima dodatna toplinska izolacija nije bila potrebna. Jedino što sprječava da se čestice razlijeću je njihova inercija. Fuzijski uređaji zasnovani na ovom principu nazivaju se uređaji za inercijalno zatvaranje. Ova nova linija istraživanja, koja se naziva inercijalna termonuklearna fuzija, trenutno se intenzivno razvija.

Hladnoća se može nazvati i hladnom fuzijom. Njegova suština leži u mogućnosti reakcije nuklearne fuzije u bilo kojem hemijskom sistemu. U ovom se slučaju pretpostavlja da nema značajnog pregrijavanja radne tvari. Kao što znate, uobičajene temperature kada se izvode stvaraju temperaturu koja se može mjeriti u milionima stepeni Kelvina. Hladna fuzija, u teoriji, ne zahtijeva tako visoku temperaturu.

Brojna istraživanja i eksperimenti

Istraživanja hladne fuzije, s jedne strane, smatraju se čistom prijevarom. Nijedan drugi naučni pravac u tome se ne može uporediti s njim. S druge strane, moguće je da ovo područje znanosti nije u potpunosti proučeno i da se uopće ne može smatrati utopijom, a kamoli prijevarom. Međutim, u povijesti razvoja hladne fuzije još je bilo, ako ne varalica, onda svakako luđaka.

Prepoznavanje ovog pravca kao pseudoznanosti i razlog kritike kojoj je podvrgnuta tehnologija hladne nuklearne fuzije bili su brojni propusti naučnika koji rade na ovom polju, kao i falsifikati pojedinih pojedinaca. Već od 2002. većina naučnika smatra da je rad na rješavanju ovog pitanja uzaludan.

Istodobno, nastavljaju se neki pokušaji provođenja takve reakcije. Na primjer, 2008. godine, japanski naučnik sa Univerziteta u Osaki javno je pokazao eksperiment izveden s elektrokemijskom ćelijom. Bio je to Yoshiaki Arata. Nakon takve demonstracije, znanstvena je zajednica ponovno počela govoriti o mogućnosti ili nemogućnosti hladne fuzije, koju nuklearna fizika može pružiti. Pojedini naučnici sa kvalifikacijama iz nuklearne fizike i hemije traže obrazloženje za ovaj fenomen. To čine kako bi pronašli ne nuklearno objašnjenje za to, već drugo, alternativno. Osim toga, to je također posljedica činjenice da nema informacija o neutronskom zračenju.

Priča o Flashmanu i Ponsu

Sama istorija objavljivanja ove vrste naučnog pravca u očima svjetske zajednice je sumnjiva. Sve je počelo 23. marta 1989. Tada su profesor Martin Flashman i njegov partner Stanley Pons sazvali konferenciju za novinare na univerzitetu na kojem su hemičari radili u Utahu (SAD). Zatim su rekli da su izveli reakciju hladne nuklearne fuzije jednostavnim propuštanjem električne struje kroz elektrolit. Prema kemičarima, kao rezultat provedene reakcije uspjeli su postići pozitivnu izlaznu energiju, odnosno toplinu. Osim toga, promatrali su nuklearno zračenje nastalo reakcijom i dolazi iz elektrolita.

Ova izjava doslovno je izazvala veliki odjek u naučnoj javnosti. Naravno, nuklearna fuzija na niskim temperaturama, proizvedena na jednostavnom stolu, mogla bi radikalno promijeniti cijeli svijet. Kompleksi velikih kemijskih postrojenja više nisu potrebni, što također košta ogromnu količinu novca, a rezultat u obliku postizanja željene reakcije kada dođe je nepoznat. Da je sve potvrđeno, Flashman i Pons imali bi nevjerojatnu budućnost, a čovječanstvo - značajno smanjenje troškova.

Međutim, izjava koju su kemičari dali na ovaj način bila je njihova greška. I, tko zna, možda najvažniji. Činjenica je da u znanstvenoj zajednici nije uobičajeno davati nikakve izjave medijima o njihovim izumima ili otkrićima prije nego što se informacije o njima objave u posebnim naučnim časopisima. Naučnici koji to rade odmah su kritizirani, a to se u naučnoj zajednici smatra nekom vrstom loše forme. Prema pravilima, istraživač koji je došao do otkrića dužan je o tome prvo obavijestiti naučnu zajednicu koja će odlučiti je li ovaj izum zaista istinit, vrijedi li ga uopće priznati kao otkriće. S pravnog gledišta, ovo se smatra obavezom potpunog očuvanja tajnosti onoga što se dogodilo, što je otkrivač morao poštivati ​​od trenutka kada je njegov članak dostavljen publikaciji do trenutka objavljivanja. Nuklearna fizika nije izuzetak u tom pogledu.

Fleishman i njegov kolega poslali su takav članak u naučni časopis pod nazivom Nature, koji je bio najmjerodavnija naučna publikacija na svijetu. Svi ljudi povezani sa naukom znaju da takav časopis neće objavljivati ​​neprovjerene informacije, a još manje bilo koga. Martin Fleischman već se u to vrijeme smatrao prilično cijenjenim naučnikom koji je radio na polju elektrokemije, pa je podneseni članak trebao uskoro biti objavljen. I tako se dogodilo. Tri mjeseca nakon zlosretne konferencije, publikacija je objavljena, ali uzbuđenje oko otvaranja već je bilo u jeku. Možda je zato glavni urednik časopisa Nature, John Maddox, u sljedećem mjesečnom broju časopisa objavio svoje sumnje u otkriće koje su napravili Flashman i Pons te u činjenicu da su dobili energiju nuklearne reakcije. U svojoj bilješci napisao je da bi kemičari trebali biti kažnjeni zbog njihovog prijevremenog otkrivanja. Na istom mjestu rečeno im je da pravi naučnici nikada neće dopustiti da se njihovi izumi objave, a oni koji to rade mogu se smatrati jednostavnim avanturistima.

Nakon nekog vremena, Ponsu i Flashmanu nanijet je još jedan udarac, koji se može nazvati smrtonosnim. Brojni istraživači američkih naučnih instituta u Sjedinjenim Državama (Massachusetts i California Institute of Technology) proveli su, odnosno ponovili eksperiment hemičara, stvarajući iste uslove i faktore. Međutim, to nije dovelo do rezultata koji je Flashman proglasio.

Je li moguće ili nije?

Od tada postoji jasna podjela cijele naučne zajednice na dva tabora. Pristalice jednog uvjerili su sve da je hladna fuzija fikcija koja se ne temelji ni na čemu. Drugi su, naprotiv, i dalje uvjereni da je hladna nuklearna fuzija moguća, da su zlosretni hemičari ipak došli do otkrića koje bi na kraju moglo spasiti cijelo čovječanstvo, dajući mu neiscrpan izvor energije.

Privlači činjenica da, ako se ipak dogodi izum nove metode, uz pomoć koje će biti moguće reakcije hladne nuklearne fuzije, te će, shodno tome, značaj takvog otkrića biti neprocjenjiv za sve ljude na globalnoj razini sve više naučnika u ovom naučnom smjeru, čiji se dio u stvari može smatrati lažnim. Cijele države ulažu značajne napore u izgradnju samo jedne termonuklearne stanice, trošeći pri tom ogromne količine novca, a hladnom fuzijom se može izvući energija na apsolutno jednostavne i prilično jeftine načine. To privlači one koji žele zaraditi novac na prijevaran način, kao i druge osobe s mentalnim poremećajima. Među pristašama ove metode dobivanja energije možete pronaći oboje.

Priča sa hladnom fuzijom jednostavno je morala ući u arhivu takozvanih pseudonaučnih priča. Ako pogledate metodu dobijanja energije nuklearne fuzije, trezvenim pogledom, možete shvatiti da je potrebna ogromna količina energije da se dva atoma spoje u jedan. Potrebno je prevladati električni otpor. U trenutno u izgradnji International, koji će se nalaziti u gradu Caradas u Francuskoj, planirano je kombiniranje dva atoma, koji su najlakši u prirodi. Kao rezultat ove veze, očekuje se pozitivno oslobađanje energije. Ova dva atoma su tricij i deuterij. Oni su izotopi vodika, pa će nuklearna fuzija vodika biti okosnica. Za uspostavu takve veze potrebna je nezamisliva temperatura - stotine miliona stepeni. Naravno, ovo će također zahtijevati ogroman pritisak. Iz tog razloga, mnogi naučnici vjeruju da je nuklearna fuzija hladnom kontrolom nemoguća.

Uspesi i neuspesi

Međutim, u opravdanje ove razmatrane sinteze, valja napomenuti da među njegovim obožavateljima nema samo ljudi s varljivim idejama i prijevara, već i sasvim normalnih stručnjaka. Nakon predstavljanja Flashmana i Ponsa i neuspjeha njihovog otkrića, mnogi naučnici i naučne institucije nastavili su slijediti ovaj smjer. Ne bez ruskih stručnjaka, koji su takođe učinili odgovarajuće pokušaje. I najzanimljivije je to što su takvi eksperimenti u nekim slučajevima završili uspjehom, a u drugima - neuspjehom.

Međutim, u znanosti je sve strogo: ako se dogodilo otkriće i eksperiment je bio uspješan, mora se ponoviti s pozitivnim rezultatom. Ako to nije slučaj, niko neće priznati takvo otkriće. Štaviše, sami istraživači nisu mogli ponoviti uspješan eksperiment. U nekim slučajevima su uspjeli, u drugima nisu. Zbog ovoga što se dešava, niko nije mogao objasniti, još uvijek ne postoji naučno potkrijepljen razlog za takvu nedosljednost.

Pravi izumitelj i genije

Cijela priča s Flashmanom i Ponsom gore opisana ima i drugu stranu medalje, ili bolje rečeno, istinu koju su zapadne zemlje pažljivo sakrile. Činjenica je da je Stanley Pons ranije bio državljanin SSSR -a. 1970. bio je dio stručnog tima za razvoj termičkih instalacija. Naravno, Pons je bio upoznat sa mnogim tajnama sovjetske države i, nakon što je emigrirao u Sjedinjene Države, pokušao ih je primijeniti.

Ivan Stepanovič Filimonenko bio je pravi otkrivač koji je postigao izvjestan uspjeh u hladnoj nuklearnoj fuziji.

I.S.Filimonenko je umro 2013. On je bio naučnik koji je skoro zaustavio cjelokupni razvoj atomske energije ne samo u svojoj zemlji, već i u cijelom svijetu. On je bio taj koji je skoro stvorio nuklearnu instalaciju hladne fuzije, koja bi, za razliku od toga, bila sigurnija i vrlo jeftina. Osim ove instalacije, sovjetski naučnik stvorio je avion zasnovan na principu antigravitacije. Bio je poznat kao izlagač skrivenih opasnosti koje nuklearna energija može donijeti čovječanstvu. Naučnik je radio u odbrambenom kompleksu SSSR -a, bio akademik i stručnjak za njega. Važno je napomenuti da su neki akademikovi radovi, uključujući Filimonenkovu hladnu nuklearnu fuziju, još uvijek povjerljivi. Ivan Stepanovič bio je izravni sudionik u stvaranju vodikovih, nuklearnih i neutronskih bombi, bio je uključen u razvoj nuklearnih reaktora dizajniranih za lansiranje raketa u svemir.

Godine 1957. Ivan Filimonenko razvio je elektranu sa hladnom fuzijom, uz pomoć koje bi zemlja mogla uštedjeti do tristo milijardi dolara godišnje koristeći je u energetskom sektoru. Ovaj izum naučnika u početku je u potpunosti podržala država, kao i takvi poznati naučnici kao što su Kurchatov, Keldysh, Korolev. Dalji razvoj i dovođenje Filimonenkovog izuma u gotovo stanje u to je vrijeme odobrio sam maršal Žukov. Otkriće Ivana Stepanoviča bilo je izvor iz kojeg se trebala vaditi čista nuklearna energija, a uz to bi uz njegovu pomoć bilo moguće dobiti zaštitu od nuklearnog zračenja i ukloniti posljedice radioaktivne kontaminacije.

Suspenzija Filimonenka s posla

Moguće je da bi nakon nekog vremena izum Ivana Filimonenka bio proizveden u industrijskim razmjerima, a čovječanstvo bi se riješilo mnogih problema. Međutim, sudbina nekih ljudi odlučila je drugačije. Njegovi kolege Kurchatov i Korolev poginuli su, a maršal Žukov je podnio ostavku. Ovo je bio početak takozvane tajne igre u naučnim krugovima. Rezultat je bila obustava rada Filimonenka, a 1967. je došlo do njegove smjene. Dodatni razlog za takav tretman uglednog naučnika bila je njegova borba za okončanje testiranja nuklearnog oružja. Svojim radom neprestano je dokazivao štetu nanesenu i prirodi i izravno ljudima, njegovim podneskom zaustavljeni su mnogi projekti lansiranja raketa s nuklearnim reaktorima u svemir (svaka nesreća na takvoj raketi koja se dogodila u orbiti mogla bi ugroziti cijelu Zemlju sa radioaktivnom kontaminacijom). S obzirom na trku u naoružanju, koja je u to vrijeme dobivala na zamahu, akademik Filimonenko postao je zamjerka nekim visokim zvaničnicima. Njegove eksperimentalne instalacije prepoznate su kao kontradiktorne zakonima prirode, sam naučnik je otpušten, isključen iz Komunističke partije, lišen svih titula i općenito proglašen mentalno abnormalnom osobom.

Već krajem osamdesetih - početkom devedesetih, rad akademika je nastavljen, razvijale su se nove eksperimentalne instalacije, ali sve one nisu dovele do pozitivnog rezultata. Ivan Filimonenko predložio je ideju korištenja svoje mobilne jedinice za uklanjanje posljedica Černobila, ali je ona odbijena. U razdoblju od 1968. do 1989. Filimonenko je uklonjen sa svih ispitivanja i rada u smjeru hladne fuzije, a sami razvoj, dijagrami i crteži, zajedno s nekim sovjetskim naučnicima, otišli su u inozemstvo.

Početkom devedesetih Sjedinjene Američke Države najavile su uspješne testove u kojima su navodno dobili nuklearnu energiju kao rezultat hladne fuzije. To je bio poticaj za činjenicu da se legendarni sovjetski naučnik ponovo sjetio svoje države. Vraćen je na posao, ali ni to nije pomoglo. U to vrijeme počeo je raspad SSSR -a, financiranje je bilo ograničeno, pa shodno tome nije bilo rezultata. Kako je kasnije rekao Ivan Stepanovič u jednom intervjuu, vidjevši neprestane i istovremeno neuspješne pokušaje mnogih naučnika iz cijelog svijeta da dobiju pozitivne rezultate hladne nuklearne fuzije, shvatio je da bez njega nitko neće moći dovršiti stvar . I zaista, govorio je istinu. Od 1991. do 1993. američki naučnici koji su dobili Filimonenkovu instalaciju nisu mogli razumjeti princip njenog rada, a godinu dana kasnije potpuno su je demontirali. Godine 1996. uticajni ljudi iz Sjedinjenih Država ponudili su Ivanu Stepanoviču sto miliona dolara samo da bi im dali savjete, objašnjavajući kako radi reaktor sa hladnom fuzijom, što je on odbio.

Ivan Filimonenko je eksperimentima otkrio da se kao rezultat razgradnje takozvane teške vode elektrolizom razlaže na kisik i deuterij. Potonji se, pak, otapa u paladijevoj katodi, u kojoj se razvijaju reakcije nuklearne fuzije. U procesu onoga što se događalo, Filimonenko je zabilježio odsustvo radioaktivnog otpada i neutronskog zračenja. Osim toga, kao rezultat svojih eksperimenata, Ivan Stepanovič je otkrio da njegov nuklearni fuzijski reaktor emitira neograničeno zračenje, a to zračenje uvelike smanjuje vrijeme poluraspada radioaktivnih izotopa. Odnosno, radioaktivna kontaminacija se neutralizira.

Postoji mišljenje da je Filimonenko svojedobno odbio zamijeniti nuklearne reaktore vlastitom instalacijom u podzemnim skloništima pripremljenim za najviše vođe SSSR -a u slučaju nuklearnog rata. Tih je dana kubanska raketna kriza bjesnila, pa je stoga mogućnost njezina početka bila vrlo velika. Jedino što je zaustavilo vladajuće krugove i Sjedinjenih Država i SSSR -a bilo je to što bi u takvim podzemnim gradovima zagađenje iz nuklearnih reaktora ipak ubilo sva živa bića nakon nekoliko mjeseci. Korišteni reaktor hladne nuklearne fuzije Filimonenko mogao bi stvoriti sigurnosnu zonu od radioaktivne kontaminacije, pa bi se, ako se akademik s time složio, vjerojatnost nuklearnog rata mogla povećati nekoliko puta. Ako je to zaista bio slučaj, oduzimanje svih nagrada i daljnja represija nalaze svoje logično opravdanje.

Topla nuklearna fuzija

IS Filimonenko stvorio je termoenergetsku hidroliznu elektranu, koja je apsolutno ekološki prihvatljiva. Do danas niko nije uspio stvoriti sličan analog TEGPU -a. Suština ove instalacije i istovremeno razlika od drugih sličnih jedinica bila je u tome što nisu koristili nuklearne reaktore, već instalacije za nuklearnu fuziju, koja se javlja pri prosječnoj temperaturi od 1150 stepeni. Stoga se takav izum nazvao instalacija za toplu nuklearnu fuziju. Krajem osamdesetih, tri takve instalacije stvorene su u blizini glavnog grada, u gradu Podolsku. U to je direktno bio uključen sovjetski akademik Filimonenko, koji je vodio cijeli proces. Snaga svakog TEGPP -a iznosila je 12,5 kW, teška voda je korištena kao glavno gorivo. Samo jedan kilogram toga, tokom reakcije, oslobodio je energiju ekvivalentnu onoj koja se može dobiti spaljivanjem dva miliona kilograma benzina! Samo ovo govori o masi i značaju izuma velikog naučnika, da bi reakcije hladne nuklearne fuzije koje je razvio mogle donijeti tražene rezultate.

Dakle, trenutno nije pouzdano poznato ima li hladna fuzija pravo na postojanje ili ne. Sasvim je moguće da, da nije bilo represije protiv pravog genija nauke Filimonenka, svijet više ne bi bio isti, a životni vijek ljudi mogao bi se povećati mnogo puta. Uostalom, već tada je Ivan Filimonenko izjavio da je radioaktivno zračenje uzrok starenja ljudi i neposredne smrti. Zračenje, koje je sada doslovno posvuda, da ne govorimo o mega gradovima, remeti ljudske kromosome. Možda su zato biblijski likovi živjeli tisuću godina, budući da u to vrijeme, zasigurno, ovo razorno zračenje nije postojalo.

Instalacija koju je akademik Filimonenko stvorio u budućnosti mogla bi osloboditi planetu od takvog smrtonosnog zagađenja, uz to, pružajući neiscrpan izvor jeftine energije. Vrijeme će pokazati je li to istina ili nije, ali šteta je što je ovo vrijeme već moglo doći.