Теорія неймовірності - Максим Іванович Дідрук
Заради справедливості треба зазначити, що проблеми є не тільки в паркетників і кросоверів. Іще один популярний нині тип автомобілів — електричні гібриди — також виявився неспроможним пройти лосиний тест. Більшість гібридних седанів збудовані на базі платформ, які розробляли для бензинових авто, тож абсолютно не придатні для розміщення під їхніми багажниками громіздких електричних батарей. Як наслідок — такий автомобіль веде під час маневрування й задні колеса втрачають зчеплення з дорогою.
Яка мораль цієї історії? Ну, напевно, це не дуже добре, коли мода на певні речі переважає здоровий глузд. Звісно, більшість водіїв навряд чи коли-небудь наразяться на лося посеред магістралі, проте це не означає, що проблема надумана. Замість лося може бути пішохід. Або авто, що виїжджає з бокової дороги. І навряд чи цей ризик вартий кількох зайвих сантиметрів кліренсу чи трохи об’ємнішого багажника.
Енергія сонячних надр
Термоядерний реактор — це Святий Ґрааль енергетики, гіпотетичний (поки що) пристрій для виробництва електроенергії шляхом термоядерного синтезу. В теорії ця технологія має потенціал раз і назавжди розв’язати енергетичні проблеми людства, проте на практиці вже понад пів століття залишається недосяжною. Більш ніж імовірно, вона залишатиметься такою ще щонайменше кілька десятиліть. Хтозна, може, людство взагалі ніколи не отримає термоядерного реактора, який вироблятиме енергію в промислових масштабах. Спробуймо розібратися чому.
Для початку — що таке термоядерний синтез. Усі сучасні атомні електростанції перетворюють ядерну енергію на електрику завдяки поділу масивних ядер. Важкі радіоактивні елементи на кшталт урану чи плутонію розпадаються на легші та стабільніші, супроводжуючи розпад виділенням енергії. Цю енергію використовують для перетворення води на пару, яка розкручує турбіну, генеруючи електрику. Термоядерний синтез є повною протилежністю описаному процесу. За термоядерної реакції ядра легших елементів об’єднуються у важчий елемент. Такий процес у природі відбувається в надрах Сонця, забезпечуючи його горіння (власне, не лише Сонця, а й будь-якої іншої зорі). За величезного тиску та температур ядра водню зливаються, утворюючи гелій. Маса ядра гелію дещо менша за сумарну масу ядер, які брали участь у реакції, і цей надлишок виділяється у формі енергії, що протидіє гравітаційному стисканню та примушує зорю сяяти.
Якщо стисло, термоядерний реактор — це пристрій, що дає змогу відтворити термоядерний синтез за земних умов. Такі реактори, коли — і якщо — будуть збудовані, забезпечать людство майже невичерпним джерелом енергії та відзначатимуться низкою переваг. Вони не генеруватимуть шкідливих викидів; кількість радіоактивних відходів, які виникатимуть під час експлуатації, буде незначною порівняно з атомними електростанціями; реакція термоядерного синтезу не може стати некерованою, а це означає, що аварія на кшталт Чорнобильської навіть на недбало спроєктованому реакторі принципово неможлива.
І тут виникає логічне запитання: якщо все так чудово, чому ми досі не бачимо термоядерних реакторів у дії?
Проста відповідь: ядра відштовхують одне одного. Ядра водню є позитивно зарядженими протонами, й звести їх докупи — це ніби як намагатися з’єднати два магніти однаковими полюсами. Потрібно розташувати протони дуже, дуже близько, щоби сильна ядерна взаємодія подолала електростатичне відштовхування та сформувала з них ядро гелію. А для цього треба не мало й не багато — температура та тиск приблизно як у надрах Сонця. Якихось 15 мільйонів градусів і 340 мільярдів атмосфер.
Хай як це дивно прозвучить, одержати таку температуру та тиск не важко. З технічного погляду вчені давно опанували термоядерний синтез… у водневих бомбах. Проблема в тім, щоб той самий процес провернути так, щоби під час виробництва енергії не пропалювати дірки в атмосфері.
Як це зробити? Один із варіантів полягає в тому, щоб усередині спеціальної вакуумної камери у формі бублика розігріти водневий газ до стану розпеченої плазми, а саму камеру оточити надпровідними магнітами, які втримуватимуть цю плазму від контакту зі стінками. Ну, і далі сподіватися, що в камері розпочнеться термоядерна реакція. Ось тільки це складно. Надпровідні магніти потрібно охолоджувати до температури, нижчої ніж у відкритому космосі, а це означає, що всередині такого реактора сусідитимуть одна з найвищих і найнижча температури в Усесвіті. Очевидно, що нічого доброго не станеться, якщо турбулентна плазма з температурою 15 мільйонів градусів прорветься крізь магнітний бар’єр до магніту, поверхня якого буде заледве на градус тепліша від абсолютного нуля.
І це ще не все. Термоядерна реакція — не просто злиття двох ядер водню. Останній, як і решта елементів, буває кількох видів. Ці види розрізняють за кількістю нейтронів у ядрі та називають ізотопами. Левова частка ядер водню в Усесвіті не містить нейтронів, тобто є одиничними протонами. Ізотоп, у ядрі якого, крім протона, наявний іще й нейтрон, — це дейтерій. А ще треба згадати тритій, тобто ізотоп водню, ядро якого складається з одного протона та двох нейтронів. Із певних причин, на яких ми не зупинятимемося, термоядерна реакція краще проходить не просто між ядрами водню, а між дейтерієм і тритієм.
Де їх узяти? Це хороше запитання. Дейтерій можна видобувати з морської води. А от із тритієм усе складніше. У природі його мало. Тритій можна добувати з літію, ось тільки літію на Землі не так і багато, і його весь використовують у літій-йонних батареях. Людству просто не вистачить літію водночас і на батареї, і на пальне для термоядерних станцій. Ми можемо мати або одне, або друге. Замість тритію можна брати ізотоп гелію-3, що у значних кількостях є на Місяці, але ми поки не маємо змоги його звідти дістати. Ще один варіант — продукувати тритій у реакторах звичайних АЕС. Але якщо поряд із термоядерною електростанцією доведеться зводити звичайну атомну електростанцію, щоб термоядерна станція продукувала електроенергію, здається, простішим виявиться генерувати електрику просто на АЕС.
І це підводить до найважливішого. Навіть якщо інженери обійдуть усі технічні складнощі, це не зніме останньої та найбільшої проблеми — вартості виробленої на термоядерному реакторі електроенергії. А вона аж ніяк не буде дешевою. Сама установка коштуватиме мільярди доларів. Паливо для неї не просто дороге, а заледве доступне. Світові запаси тритію не перевищують на сьогодні двох десятків кілограмів, а для реактора потужністю 1 гігават знадобиться 56 кілограмів тритію на рік. І
