Британское правительство обязалось ввести в эксплуатацию коммерческий термоядерный реактор примерно к 2040 году. После завершения строительства объект (который теоретически может предложить практически бесконечную чистую энергию) будет построен в Вест Бертоне, Ноттингемшир.

Объявление было сделано после того, как министр по делам бизнеса Великобритании Джейкоб Рис Могг раскрыл местоположение завода на конференции Консервативной партии Великобритании в понедельник. "Завод будет первым в своем роде, построенным к 2040 году и способным поставлять энергию в сеть", - заявил он. "Тем самым мы докажем всему миру коммерческую жизнеспособность термоядерной энергии", - добавил он.

На программу STEP (Spherical Tokamak for Energy Production) по созданию термоядерной установки правительство выделило более 220 миллионов фунтов стерлингов (252 миллиона евро). Более того, завод будет построен не на целинных землях, а на месте ликвидируемой угольной электростанции.

По прогнозам, стоимость проекта после его завершения составит порядка 10 миллиардов фунтов стерлингов (11,42 миллиарда долларов). Однако, как обычно бывает с проектами такого масштаба, финансируемыми государством, они редко укладываются в рамки бюджета.

Впрочем, исследователи утверждают, что до начала реализации технологии необходимо преодолеть серьезные преграды.

Ядерный синтез - это "святой грааль" в производстве энергии. Filipp Borshch/iStock 

Как будет работать установка?

Теоретически, ядерный синтез может производить примерно в четыре миллиона раз больше энергии, чем уголь, нефть или газ, не производя при этом выбросов углекислого газа или метана.

Но для создания работоспособной коммерческой установки потребуется преодолеть несколько логистических проблем, не последней из которых является нагрев значительного количества газа до температуры 100 миллионов градусов по Цельсию. International Energy Foundation предупреждает, что разработка коммерческого реактора будет " сложным и дорогостоящим проектом". 

Проект STEP достаточно амбициозен, но и другие подобные проекты реакторов часто сталкивались с различными проблемами.  Так, например, на юге Франции в сотрудничестве с 35 странами строится масштабная установка. Проект ITER (Международный экспериментальный термоядерный реактор) представляет собой эксперимент по изучению возможностей ядерного синтеза производить энергию в больших количествах. 

Несмотря на то, что дата запуска запланирована на 2050 год, сейчас он идет с превышением бюджета и отставанием от графика."Одной из причин задержек ITER является то, что всё это очень и очень не просто", - объясняет профессор Иэн Чепмен, руководитель Управления по атомной энергии Великобритании. "То, что мы делаем, в корне меняет представление о том, что сейчас известно в мире технологий", - добавил он. 

Принцип работы токамака противоположен существующим атомным электростанциям, использующим процесс ядерного деления. Деление производит энергию, как и термоядерный синтез, но при этом образуются вредные радиоактивные побочные продукты.

Что такое ядерный синтез?

Ядерный синтез — это уменьшенная версия того, что ежедневно делает Солнце. В результате разрушения и слияния (синтеза) атомов высвобождается огромное количество энергии, которую мы можем использовать для получения практически бесконечной энергии.

Такие процессы непрерывно происходят в звездах, где каждую миллисекунду сталкиваются мириады атомов водорода. Когда они разрушают свои межатомные связи и создают более тяжелые атомы гелия, выделяется тепло и свет. 

Исследователи намерены сделать то же самое на Земле. Для этого необходимо нагреть водород до температуры более 100 миллионов градусов. Так как при такой температуре ни один материал не выдерживает прямого контакта, раскаленные атомы притягиваются друг к другу мощным магнитным полем. Такие условия можно создать в тороидальной установке для магнитного удержания плазмы или в токамаке.

Источники: Journal Interesting Engineering, Discover, UK Government, BBC

1. (https://www.bbc.co.uk/news/uk-england-cumbria-49583192)
2. (https://interestingengineering.com/science/uk-to-get-fusion-2040)
3. (https://www.gov.uk/government/news/site-of-uks-first-fusion-energy-plant-selected)
4. (https://www.discovermagazine.com/technology/why-nuclear-fusion-is-always-30-years-away)